عنوان پایان‌نامه
طراحی وساخت آنتن تولید کننده امواج سطحی جهت دار با ساتفاده از ساختار پریودیک EBG
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 919;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73591;کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 919;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73591
- تاریخ دفاع
- ۱۸ اسفند ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمد مهدی صفائی
- استاد راهنما
- مجتبی دهملائیان
- چکیده
- مواد الکترومغناطیسی مصنوعی دارای ویژگی‌های منحصر به فردی در حوزه فرکانس‌های مایکروویوی می‌باشند و از این رو در سال‌های اخیر در زمینه‌های طراحی آنتن و مدارات مایکروویوی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. این مواد در طبیعت یافت نمی‌شوند لیکن با استفاده از ساختارهای ویژه امکان تحقق آنها فراهم شده است. از مهمترین انواع این ساختارها می‌توان به ساختارهای دارای شکاف باند الکترومغناطیسی اشاره نمود. ساختار قارچی شکل که در این پایان نامه بدان پرداخته شده است شرایط مرزی با امپدانس بالا را برای هر دو قطبش به وجود می‌آورد و بر خلاف هادی‌های الکتریکی امواج را با تغییر فاز صفر درجه یا به عبارتی بدون تغییر فاز بازتاب می‌کند. این سطوح دارای باند توقف امواج سطحی در محدوده فرکانسی 17/4-86/5 گیگاهرتز بوده که در طول آن هیچ گونه امواج سطحی اعم از TM یا TE منتشر نمی‌شوند. لذا از این ساختارها می‌توان جهت کاهش تولید امواج سطحی و افزایش بهره‌وری آنتن استفاده کرد. با این حال چنانچه رابط‌های فلزی موجود در ساختار قارچی شکل حذف شوند باند توقف به وجود آمده از بین رفته و امواج سطحی اجازه انتشار پیدا می‌کنند. ساختار اخیر به نوعی دی‌الکتریک بارگذاری شده با آرایه‌های فلزی تناوبی می‌باشد و می‌توان از آن جهت انتشار امواج سطحی بهره گرفت. در این پروژه از آنتن پچ صلیبی بین دولایه دی‌الکتریک جهت تحریک امواج سطحی استفاده شده است. همچنین با به کارگیری همزمان ساختار قارچی شکل و دی الکتریک بارگذاری شده با آرایه‌های فلزی تناوبی امواج سطحی در یک جهت خاص تحریک شده‌اند و بدین ترتیب آنتن جهت‌داری پیشنهاد شده است. این آنتن با ساختار مسطح که دارای یک صفر در جهت برودساید است، الگوی تابشی مشابه آنتن تک قطبی دارد. این آنتن برای کاربرد در مخابرات نقطه به نقطه که در آن بیم آنتن به سمت خاص بایستی جهت‌دهی شود بسیار مناسب است. محدوده فرکانس کار آنتن 2/5 تا 8/5 گیگاهرتز است که باند WLAN را پوشش می‌دهد. بهره آنتن در زاویه تقریباً 45 درجه از افق حدود 8 dBi در فرکانس 4/5 گیگاهرتز است. بهره آنتن برای پلاریزاسیون متقاطع در حدود -20 dBi است و آنتن نهایی به صورت یک دیسک به شعاع 61 میلی‌متر و ارتفاع 4/4 میلی‌متر می‌باشد. آنتن پیشنهادی نسبت به آنتن‌های مشابه اولاً در محدوده باند فرکانسی نسبتاً وسیع تشعشع می‌کند و ثانیاً دارای بهره آنتن بیشتری است.
- Abstract
- Artificial electromagnetic materials with special properties in microwave frequencies are exploited in a wide range of applications in antenna and microwave circuit design. Although these materials are not found in nature it is possible to make them with certain structures especially electromagnetic bandgap textures. Mushroom-like structures provide high impedance boundary condition for both polarizations and unlike electric conductors, reflect electromagnetic waves with no phase reversal. These textures have a surface wave bandgap in the frequency band of 4.17-5.86 GHz within which they don't support bound surface waves of either TM or TE polarization. These structures help to improve the efficiency of the antenna through surface wave suppression. However, removing the vertical vias in the mushroom-like structure generates a dielectric slab with periodic metal patches which enhance surface waves along the substrate. In this project a cross patch antenna is located between two dielectric slabs to excite surface waves. Employing both mushroom-like structure and patch-loaded dielectric slab simultaneously; surface waves are suppressed in one direction and propagated in the other, resulting in a directional surface wave antenna. The proposed planar antenna has a monopole-like radiation pattern with a null in the broadside direction. This antenna is advisable for point to point communication where the beam is aimed at a specific direction. The operating frequency band of the antenna is 5.2 to 5.8 GHz which covers WLAN frequency band. The antenna efficiency at around ?45?^° from the horizontal plane is about 8 dBi at the resonant frequency of 5.4 GHz. The cross polarization is observed to be around -20 dBi. The antenna is in the form of a disc with the radius and height of 61 mm and 4.4 mm respectively. Compared to the similar antennas, the proposed antenna has a wider bandwidth and higher radiation efficiency.
