13915

13915

تحليل و بهينه سازي آنتن¬هاي فراپهن باند با استفاده از تابع گرين گسسته ي استنتاج شده از معادلات FDTD

دكتري

برق - مخابرات - ميدان

بهمن ماه 1393

بهمن ماه 1393

دكتر محمد سليماني

دكتر علي عبدالعالي

چكيده اين رساله تحليل و طراحي آنتن¬ها به ويژه آنتن¬هاي فراپهن باند (3.1 GHz تا 10.6 GHz) با روش توابع گرين گسسته در حوزه¬ي زمان را مورد بررسي قرار مي¬دهد. در اين روش جريان بر روي آنتن به صورت توالي زماني و بدون نياز به انجام محاسبات در فضاي اطراف آنتن به دست مي¬آيد. همچنين از آنجايي كه اين روش در حوزه¬ي زمان است، رفتار فركانسي آنتن با يكبار اجراي برنامه مشخص مي¬شود و رفتار حوزه-ي زمان آنتن¬هاي فراپهن باند و بررسي اعوجاج زماني آن¬ها به راحتي قابل حصول است. تاكنون در مراجع، توابع گرين گسسته¬ي حوزه¬ي زمان تنها در فضاي آزاد و به صورت تحليلي و بسته به دست آمده است و در تحليل آنتن¬هاي يك بعدي (خطي) مورد استفاده واقع شده است. در اين رساله ابتدا روش توابع گرين گسسته در تحليل آنتن¬هاي بيشتر از يك بعد مورد استفاده قرار مي¬گيرد. چالش¬هايي در تحليل آنتن با استفاده از اين روش وجود دارد كه راه¬حل¬هايي بر اساس تبديلات فوريه گسسته و پنجره كردن توابع گرين براي آن¬ها پيشنهاد مي¬شود. در گام بعدي از اين رساله، توابع گرين گسسته در محيط-هاي چندلايه كه در آنتن¬هاي چاپي كاربرد دارد استخراج مي¬شود. برخلاف فضاي آزاد كه توابع گرين گسسته به صورت فرم بسته هستند در محيط¬هاي چندلايه ارائه¬ي فرم بسته و تحليلي براي آن¬ها امكان-پذير نيست از اين¬رو اين توابع به صورت عددي و با معادلات تفاضل محدود پتانسيل¬هاي مركب به دست مي¬آيند. همچنين نشان داده مي¬شود كه حالت پايدار توابع گرين گسسته كه در پنجره¬گذاري اين توابع مورد استفاده قرار مي¬گيرد وابسته به پتانسيل اسكالر است كه به دقت كافي با روش ارائه شده تخمين زده مي¬شود. چند نمونه آنتن چاپ شده بر روي زيرلايه با اين روش تحليل شده است و با نتايج ساخت مقايسه شده است. در گام آخر از رساله، تركيب روش توابع گرين گسسته با الگوريتم باينري ازدحام ذرات به منظور طراحي آنتن با اهداف مختلف پيشنهاد شده است. از آنجايي كه هر دو روش ماهيت گسسته دارند، به خوبي قابليت پياده¬سازي در اجرا را دارند كه با استفاده از پياده¬سازي موازي توسط كامپيوترهاي چند هسته¬اي، زمان اجراي برنامه¬ها به طور چشمگيري كاهش يافته است. همچنين روابط عددي جديدي براي محاسبه¬ي ميدان¬هاي دور ارائه شده كه مبناي طراحي آنتن¬هاي فراپهن باند بدون اعوجاج قرار گرفته است. نتايج آنتن¬هاي طراحي شده با نتايج نمونه¬هاي ساخته شده به خوبي منطبق است.