21598

21598

بهبود مشخصات تشعشعي آنتن موج نشتي در ناحيه سر آتش و در باند Ku

دكتري

مخابرات

97-98

1398/01/27

دكتر فرخ حجت كاشاني

دكتر مجيد طيراني

برق

آنتن هاي موج نشتي از جمله آنتن هاي پركاربردي هستند كه تحقيقات زيادي را در طي چند ده گذشته به خود اختصاص داده اند. برخي از ويژگيهاي جذاب اين آنتن ها از قبيل قابليت جاروب پرتو با فركانس، بازدهي و بهره بالا به همراه پهناي باند وسيع و سطح گلبرگهاي جانبي قابل كنترل براي طراحان آنتن مورد توجه مي باشد. در اين رساله يك روش طراحي ساده و گام به گام براي اين آنتن ها به منظور كنترل سطح گلبرگهاي جانبي ارائه شده و با طراحي و ساخت چند نمونه آنتن، درستي آن اثبات شده است. نشان داده مي شود كه محدوده چرخش پرتو در يك آنتن موج نشتي مبتني بر موجبر مستطيلي پر شده از هوا كه در محدوده تك مود كار مي كند، حداكثر 60 درجه از محور بردسايد مي باشد. براي چرخش پرتو تا زواياي نزديك به محدوده سر آتش استفاده از موجبر تيغه دار پيشهاد مي شود. با استفاده از يك موجبر تك تيغه و بر اساس روش طراحي پيشنهاد شده يك آنتن موج نشتي با پرتوي 70 درجه نسبت به محور بردسايد طراحي و ساخته شده كه نتايج تست و شبيه سازي عملكرد آن مطلوب ارزيابي شده است. چالش بعدي در استفاده از اين آنتن ها، محافظت از آنها در برابر شرايط مخرب محيطي از قبيل گرما، گرد و خاك، زنگ زدگي و خوردگي مي باشد كه به كمك يك روكش دي الكتريك از آن محافظت مي شود. در اين پايانامه اثر روكش دي الكتريك به همراه صفحه زمين محدود جانبي بر الگوهاي تشعشعي يك آنتن موج نشتي در هر دو صفحه E و H بررسي شده است. روكش دي الكتريك در صفحه E منجر به چرخش پرتو و ريپلهاي عميق در الگوي تشعشعي آنتن مي شود. در صفحه H پرتوي آنتن اندكي به سمت سر آتش چرخيده و در آنتن هايي كه پرتوي اصلي در نزديكي سر آتش مي باشد، افت قابل ملاحظه اي در بهره آنتن مشاهده مي شود. در ادامه با مبنا قرار دادن يك آنتن موج نشتي كوچك، روشي براي كاهش امواج سطحي در داخل روكش دي الكتريك و جبران اثرات ناخواسته در الگوي تشعشعي ارائه شده است. در روش ارائه شده به كمك پستهاي هادي در دو طرف شكاف و در داخل دي الكتريك، دامنه امواج سطحي قبل از رسيدن به لبه دي الكتريك كاهش معنا داري مي يابد. روش ارائه شده در چند آنتن مختلف به صورت نوعي پياده سازي شده و پس از شبيه سازي و مطلوب بودن نتايج، نمونه هاي آزمايشگاهي از آنتن ها ساخته و عملكرد آنها تست شده است. با بررسي نتايج اندازه گيري و شبيه سازي مفيد بودن روش پيشنهادي مشخص شده است.

1398/08/01

Radiation Characteristics Improvement of the Leaky Wave Antenna in the Endfire Region at ku Band

10/23/2019 12:00:00 AM

Leaky wave antennas are among the most widely used antennas over the past few decades. Some of the attractive features of these antennas such as frequency scanning capability of the beam, high gain and high efficiency, wideband performance and the ability to control of the side lobe levels are attractive to antenna designers. In order to control the side lobe levels, a simple and step by step design method for these antennas has been presented in this dissertation. By design and construction of a prototype antenna, the usefulness of this method has been illustrated. For the air filled rectangular waveguide with single mode operation, it has been shown that the maximum scanning angle of the beam from the broadside axis is 60৹. For scanning of the beam near the endfire region, the use of ridged rectangular waveguide as the guiding structure of the antenna is proposed. Based on proposed designed method, a single ridge rectangular waveguide leaky wave antenna has been designed and fabricated. For this antenna the scanning angle of 70 degree from broadside has been achieved in simulation and measurement. In most applications, in order to prevent corrosion, degradation, heat transfer and etc, it is necessary to cover the external surface of the antenna with a dielectric coating. Therefore, the study of the effect of dielectric coating on the radiation characteristics of these antennas is necessary. In this thesis, the effects of dielectric coating with the extended finite ground plane on the radiation properties of the leaky wave antenna have been investigated. The coating has been lead to unwanted ripples with pattern rotation in the E-plane. In the H plane, the maximum of the beam slightly moves toward the endfire and for the beams in the endfire region the gain is reduced significantly. In the following, by investigation of the dielectric coating on the radiation patterns of a small leaky wave antenna, for surface wave reduction and compensate the coating effects on the radiation patterns, a simple and efficient method has been proposed. It is shown that the amplitude of the surface wave can be reduced by using conductor posts around the slot before reaching the dielectric edge. These posts which can be implemented as mechanical rivets help us eliminating the ripples from the E-plane pattern. The proposed method has been implemented on three leaky wave antennas with Teflon coating. Finally, simulated and measured results for the antennas are presented and discussed.