عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت یک شکل دهنده پرتو با ساختار صفحه ای فرا پهن باند با استفاده از لنز روتمن برای کاربرد جی پی آر
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2325;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60070
- تاریخ دفاع
- ۲۶ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- علی مولایی
- استاد راهنما
- مجتبی دهملائیان
- چکیده
- در این پایان نامه لنز مایکروویو شکل دهنده پرتو روتمن با خطای فاز کم، پهنای باند زیاد، محدوده زاویه اسکن وسیع، ابعاد نسبتا کوچک و تأخیر زمان حقیقی (TTD) مورد تحقیق قرار می گیرد. این لنزها کارایی های زیادی در کاربردهایی نظیر ماهواره، وسایل نقلیه کنترل شده از راه دور ، رادارهای مانع از تصادف و سیستم های مخابراتی فراپهن باند دارند. پیدایش لنزهای مدار چاپی در سال های اخیر امکان طراحی شبکه های شکل دهنده پرتو (BFNs) با کارایی بالا و در عین حال کم حجم، وزن کم و ابعاد کوچک را ساده کرده اند. در لنز مایکروویو پیشنهادی تعداد 7 دهانه پرتو جهت تحریک کردن 9 دهانه آرایه اختیار شده است که انرژی را به آنتن های تشعشعی منتقل می کنند. در ساختار ارائه شده از آنتن فراپهن باند ویوالدی استفاده شده است. این ساختار دارای ابعاد 57cm×69cm، الگوی چندپرتوی در بازه زاویه -24o تا 24o و بازه فرکانسی آن از 1/5 GHz تا 3/5 GHz است. این ساختار برای اولین بار به صورت مسطح ارائه شده است. در فصل نخست سعی شده تا به اختصار انواع شبکه های شکل دهنده پرتو ، به خصوص لنز روتمن که شکل دهنده پرتو مورد بررسی در این رساله می باشد مورد بررسی قرار گیرد. سپس آنتن ویوالدی به عنوان عنصر آنتنی مناسب جهت آرایه آنتن شکل دهنده پرتو و نحوه عملکرد آن معرفی خواهد شد. در فصل دوم فرایند طراحی لنز با معادلات طول مسیر الکتریکی از تعداد محدودی دهانه پرتو کانونی فرضی شروع می شود. این محدودیت اطلاعات دامنه را در نظر نمی گیرد؛ اما اجازه می دهد تا هندسه ابتدایی لنز بدست آید.در فصل سوم طراحی آنتن ویوالدی وفقی به عنوان المان آنتن تشعشعی صورت خواهد گرفت. بدلیل اینکه هدف طراحی کل ساختار به صورت صفحه ای می باشد، المان آنتن ها در آرایه به صورت صفحه ای و در صفحه E قرار می گیرند. لذا محدودیتی در مینیمم فاصله بین المان های آرایه بوجود خواهد آورد. برای رفع این مشکل از تکنیکی که قبلا جهت کوچک سازی آنتن های ویوالدی وفقی استفاده شده است بهره می بریم. در فصل انتهایی این پایان نامه، فرایند ساخت آنتن و نتایج اندازه گیری ارائه خواهد شد. پارامترهای S برگشتی دهانه های پرتو و الگوهای تشعشعی در صفخه E آنتن بررسی و با نتایج حاصل از شبیه سازی مقایسه خواهند شد
- Abstract
- Microwave lens has been widely used as a true time delay (TTD), wide band, wide scanning angle with low phase error beamformer in past. Basically, it provides ideal performance for satellites, radars, and UWB communication systems. In the microwave lens there are a few beam ports to excite the lens and there are array ports to feed the antenna array. Multiple beam ports could be excited at a time to achieve multiple beam patterns. In the first chapter, we briefly introduce different beamforming networks, especially Rotman lens, which is the beamforming network studied in this thesis. Since Vivaldi antenna is chosen as the radiating element in our design, it is explained in the first chapter. In the second chapter, the design procedure of the lens, using electrical path length between three focal points and the phase front of the radiating wave is studied.The equations do not consider wave amplitudes, but let us to obtain a basic geometry for the lens. In the third chapter, designing of the Antipodal Vivaldi as the radiating antenna element is addressed. Since the main goal is to design a fully planar beamformer, the antenna elements have to be located in the E-plane of the array. To avoid greating lobes, there must be a maximum distance between antenna elements. This issue is fixed by a previously reported technique for miniaturizing the antipodal Vivaldi antenna. In the last chapter, the fabrication process and the measurement results are reported. Return loss of the beam ports and the radiation pattern in E-plane are compared with those of simulations and excellent agreement is shown.
