19405

۱۹۴۰۵

طراحي و شبيه سازي موجبر دو سيم استوانه اي موازي بهينه شده براي حداكثر پهناي باند با استفاده از اگوريتم pso

كارشناسي ارشد

مخابرات - ميدان و موج

۱۳۹۴-۱۳۹۷

۱۳۹۷/۳/۱۹

دكتر فرخ حجت كاشاني

برق

ثابت شده است كه موجبر دو سيم استوانه اي موازي با مزاياي زيادي مانند عدم پراكندگي، تلفات كم، ساخت آسان و... ، مي تواند در فركانس هاي تراهرتز استفاده شود. در اين پايان نامه به بررسي مد هاي پاشنده در اين موجبر پرداخته شده است. براي بررسي اين موضوع در ابتدا معادله هلم هولتز در دستگاه مختصات دو قطبي تعريف و نوشته شد. بعد از حل معادله هلم هولتز در اين دستگاه مختصات، در ابتدا شرايط مرزي براي موجبر كابل ناهم محور اعمال شد و نتايج تئوري و شبيه سازي براي اين موجبر بدست آمد كه نتايج بدست آمده حاكي از تطابق خوب بين نتايج تئوري و شبيه سازي بود. سپس در جواب معادله هلم هولتز بدست آمده در دستگاه مختصات دو قطبي، شرايط مرزي براي موجبر دو سيم استوانه اي موازي نامتقارن اعمال شد. براي اين موجبر نيز نتايج تئوري و شبيه سازي مطابقت بسيار خوبي را به همراه داشت. در بخش آخر شرايط مرزي براي موجبر دو سيم استوانه اي موازي متقارن اعمال شدو معادله مشخصه بدست آمده براي مدهاي پاشنده در دستگاه مختصات دو قطبي در اين موجبر بينهايت جواب داشت. براي حل اين مشكل در معادلات موجبر كابل ناهم محور، بصورت حدي و با ميل دادن قطر يكي از هادي به قطر هادي ديگر، معادلات و فركانس هاي قطع موجبر دو سيم استوانه اي متقارن بدست آمد. نتايج شبيه سازي اين موجبر نيز بخوبي نتايج تئوري آن را تاييد مي كند. در انتهاي اين بخش، باتوجه به بينهايت جواب داشتن معادله مشخصه مدهاي پاشنده، تلاشي براي بدست آوردن يك جواب بهينه از اين بينهايت جواب با استفاده از الگوريتم PSO،انجام شد. اما نتيجه بدست آمده از اين بهينه سازي قابل قبول نبود.

1397/07/04

Design and Simulation of a Two Wire Waveguide Optimized to Maximize the Bandwidth using PSO Algorithm

9/26/2018 12:00:00 AM

Due to the increasing of the various application of terahertz technology, the interest in using these waveguides is getting more and more popular due to their favorable propagation properties. Therefore, the analytical and accurate analysis of these structures is very important. For this purpose, the structure under study is considered to be two infinite uniform cylinders in z direction that their axes are positioned at a distance d from each other. In this thesis, given the dispersive modes (TM and TE modes) in the symmetric two-wire waveguide; first, the Helmholtz equation is written in the bipolar coordinate system (BCS). After approximately solving the Helmholtz equation in this coordinate system, the characteristic equation obtained for the dispersive modes (TE, TM) had infinite results. Then, an optimal result has been achieved to maximize the difference between the roots of characteristic equation (In other words for maximizing the bandwidth), using the PSO algorithm. Also, the problem of the asymmetric two-wire waveguide is presented. The modal analysis of the structure is done using an analytical method. In this thesis, the solution of the TE and TM modes is done by potential formulation and an analytical expression is proposed for the electromagnetic fields and the cutoff wave numbers, the Items that there are not in any of previous works. In this study, for the first time a Bipolar Coordinate System has been used to formulate the two-wire waveguide problem and a direct method has been presented for solving the Helmholtz equation. The values of the cutoff wave numbers are calculated for the first few modes of TE and TM. Being fast, accurate and simple in implementation introduce the present method as an appropriate technique for analyzing the two-wire transmission line structures. Also In this study, the BCS is used for the first time to formulate the eccentric circular metallic waveguide problem and a direct method is presented for solving the Helmholtz equation. The values of the cutoff wave numbers for the first few modes are calculated and benchmarked. The precise correspondence of the values obtained with the previous studies and computer simulations, with the high speed and simplicity in implementation, introduces the present method as an appropriate option for analyzing eccentric circular cylindrical structures.