31349

تحليل، طراحي و ساخت آنتن هاي همديس موج نشتي مبتني بر تكنيك هولوگرافيك

دكتري

مهندسي برق، مخابرات، ميدان ها و امواج

1394

1403/4/19

دكتر نادر كمجاني

ندارم

مهندسي برق

آنتن هاي موج نشتي را مي توان به دودسته ساختارهاي موج سريع و آهسته طبقه بندي نمود. در ساختارهاي موج آهسته، ماهيت ذاتي مودغالب ساختار غيرتشعشعي مي باشد. با متناوب سازي ساختار، طبق تئوري فلوكه، منحني پاشندگي ساختار داخل مخروط تشعشعي واقع شده و شرايط تشعشع تحقق مي يابد. در اين رساله قصد داريم كه تكنيك هولوگرافيك را در پياده سازي ساختارهاي تشعشعي شبه متناوب موج نشتي همديس به كار ببريم. اين تكنيك نخستين بار در علم نورشناختي معرفي شده است. به مرور از اين تكنيك در طراحي انواع آنتن هاي تخت آرايه انتقالي، آرايه انعكاسي و موج نشتي در فركانس هاي مايكروويو استفاده شد. در گام نخست اين تكنيك، اطلاعات دامنه و فاز امواج مرجع و هدف بر روي الگوي واسط تداخلي ثبت و ضبط مي گردد. در گام بعدي، با تابانيدن موج مرجع به هولوگرام مي توان موج تشعشعي هدف را بازتوليد نمود. بنابراين با تنظيم امپدانس سطحي هولوگرام مي توان ويژگي هاي تشعشعي دلخواه موج هدف را تحقق داد. آنتن همديس، آنتني است كه با يك سطح همنوا مي شود و شكل آن توسط ملاحظاتي غير از دلايل الكترومغناطيسي تعيين مي شود. در شيوه سنتز هولوگرافيك، استخراج امپدانس سطحي يك سلول واحد همديس اسكالر حائز اهميت مي باشد كه از روش هاي شبيه سازي تمام موج، حل مودهاي ويژه، مدار معادل خط انتقالي، ممان دوم اينرسي و تبديل نوري مي توان براي محاسبه آن استفاده نمود. همچنين از تركيب روش تبديل نوري و الگوريتم ازدحام ذرات در استخراج تانسور امپدانس سطحي سلول¬واحدهاي ناهمسانگرد بهره گرفته شده است. در اين رساله ده ساختار آنتن هاي موج نشتي تخت و همديس تك خمشي و دو خمشي با مودهاي غالب TM و TE و پلاريزاسيون هاي خطي و دايروي ارائه شده است. همچنين براي تحريك موج مرجع با اين مودهاي غالب، لانچرهاي مختلفي پيشنهاد شده است. در اين رساله انواع آنتن هاي تك خمشي با مود غالب TM با قابليت كنترل سطح گلبرگ جانبي، دو فركانسه، داراي چند بيم با پلاريزاسيون هاي خطي به روش جمع آثار، قابليت شكل دهي بيم تشعشي Flat top، داراي سه بيم به روش چندبخشي با پلاريزاسيون هاي خطي، دايروي راست گرد و چپ گرد و آنتن تك خمشي با مود غالب TE با بيم مخروطي و همچنين دو ساختار موج نشتي همديس دوخمشي به ترتيب با مشخصات تشعشعي چند بيم به روش چند بخشي و تشعشع با پلاريزاسيون دايروي ارائه شده است. علاوه بر اين، در مجموع سه نمونه آنتن موج نشتي همديس ساخته و تست شده است. مطابقت خوبي بين نتايج حاصل از شبيه¬سازي و اندازه گيري مشاهده شده است كه مويد صحت روش سنتز پيشنهادي مي باشد.

1403/07/23

Analysis, Design and Fabrication of Conformal Leaky-wave Antennas based on Holographic Technique

7/9/2025 12:00:00 AM

Leaky wave antennas can be classified into fast-wave and slow-wave structures. In slow-wave structures, the inherent nature of the dominant mode is non-radiative. According to Floquet theory, utilizing periodic structure causes the dispersion curve of the structure is located inside the radiation cone and the radiation conditions are satisfied. In this thesis, we intend to use the holographic technique in the implementation of quasi-intermittent radiation structures of Hamdis leaky wave antennas. Holographic technique stems from optic. Over time, this technique has been used in the design of transmit array, reflect array and leaky-wave antennas with planar structures in microwave frequencies. Holographic antennas with application in the microwave band were initially introduced by Checcacci et al. in 1968. The holographic technique has two steps of recording and implementation. In the first step, both the reference and object waves are irradiated to the interference surface of the hologram. In the second step, by incidenting each of these waves, another wave can be generated. Therefore, by adjusting the surface impedance of the hologram, it is possible to realize the desirable radiation characteristics such as scanning the space, beam shaping of the radiation pattern, multi-frequency and multi-beam operation. In this thesis, we intend to implement the holographic technique on design of conformal leaky-wave antennas. A conformal antenna is an antenna that conforms to a surface and its shape is determined by considerations other than electromagnetic reasons, such as aerodynamic or hydrodynamic considerations. In this thesis, synthesize approach of conformal LWA are investigated, in details. Exctraction methods of surface impedance of conformal unit-cells by numerical methods, full-wave simulation, transformation optic and etc are proposed. Several CLWAs with applications of multi-wavelenght, multi-beam, beamshaping, polarization transformation, side lobe level (SLL) reduction are presented. Moreover, some novel launcher structures are presented. Also, the combination of transformation optic and PSO algorithm has been used in the synthesis of circularly polarized CLWA, whose radiating surface includes anisotropic unit-cells. Holographic leaky-wave antennas can be fed from the inside or edge of the hologram surface. In general, the launcher structure of periodic leaky-wave antennas is determined depending on the surface wave mode transverse magnetic (TM) or transverse electric (TE). Two CLWAs are fabricated. There is good agreement between simulation and measurement results.

سلول واحد , فراسطوح , آنتن هاي هولوگرافيك , آنتن هاي همديس , آنتن هاي موج نشتي

unit-cell , metasurface , holographic antennas , conformal antennas , leaky-wave antennas

Mohammad Amin Chaychi Zadeh

Dr. Nader Komjani