عنوان پایان‌نامه
طراحی سطوح امپدانس بالا
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2258;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58415
- تاریخ دفاع
- ۲۸ اسفند ۱۳۹۰
- دانشجو
- علیرضا حقگو
- استاد راهنما
- جلیل اقا راشدمحصل
- چکیده
- در سال‌های اخیر مواد الکترومغناطیسی مصنوعی با ویژگی‌های منحصر به فردی در حوزه فرکانس‌های مایکروویوی مطرح شده‌اند که به دلیل کاربردهای وسیع در زمینه‌های طراحی آنتن و مدارهای 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 و ساختارهای دارای امپدانس سطحی بینهایت اشاره نمود. در برخی ساختارها مانند ساختار قارچی شکل شکاف باند الکترومغناطیسی و امپدانس سطحی بینهایت در یک محدوده فرکانسی مشترک دیده می‌شود که بسیار مورد توجه می‌باشد. در این پروژه در ابتدا به بررسی مشخصات اصلی این گونه ساختارها می‌پردازیم و مدلهای مورد استفاده برای محاسبه این مشخصه ها بررسی می¬شوند. مدل موجبری توانایی تعیین مشخصه فاز انعکاسی از یک سطح متناوب را با سهولت و دقت بالایی فراهم می‌آورد. این مدل پیچیدگی‌هایی از جمله محاسبه انتگرال سطحی را حذف کرده است. از دیگر مشخصه‌های ساختارهای دارای شکاف باند الکترومغناطیسی حذف امواج سطحی بوده که با مدل خط مایکروستریپ معلق قابل تشخیص و اندازگیری است. در این پایان‌نامه با استفاده از این مدل، فشردگی ساختارهای مختلف به منظور کاهش تزویج متقابل در آنتن‌های آرایه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. بخشی از این پایان‌نامه به ارائه روش‌های مختلفی برای کاهش فرکانس فاز انعکاسی صفر این ساختارها اختصاص داده شده است. به دلیل کاربردهای متنوع در فرکانس‌های پایین (کمتر از GHz 3) این بخش از اهمیت خاصی برخوردار است. این روش‌ها شامل طراحی شکل پچ در ساختارهای دولایه, استفاده از ساختارهای سه لایه، معلق و ساختارهای با زیرلایه متامتریال می‌باشد. نشان خواهیم داد که در ساختارهای معلق افزایش پهنای‌باند باندتوقف نیز امکان پذیر است. در فصل چهارم این پایان‌نامه با استفاده از ساختارهای الکترومغناطیسی دارای شکاف باند الکترومغناطیسی، یک آنتن کم حجم با قطبی شدگی دایروی و عرض باند وسیع طراحی شده است. و روشی به منظور طراحی مشترک آنتن با قطبی شدگی دایروی به همراه سطح EBG به منظور افزایش مشخصات اصلی مانند پهنای‌باند توان برگشتی و عرض‌باند نسبت محوری ارائه شده است. همچنین نشان داده شده است که استفاده از ساختار دارای شکاف باند الکترومغناطیسی قارچی شکل در آنتن مورد نظر باعث کاهش ابعاد و افزایش عرض‌باند آنتن می‌شود. در فصل پایانی یک فیلتر میان‌نگذر پهن‌باند طراحی شده که بسیار فشرده است و از یک ساختار قارچی شکل معلق با شکل پچ دندانه ای و اتصال دهنده ای که در زیر زیرلایه به صورت مارپیچی در آمده و جا به جا شده است در طراحی خود بهره برده است.. این فیلتر پیشنهادی با نمونه فیلتر های قارچی شکل دیگر مقایسه شده است و نشان داده شده که با وجود اینکه پیچیدگی ساخت بیشتری دارد لیکن به دلیل فشردگی بیشتر و مشخصات بهتر از مزیت نسبی برخوردار است.
- Abstract
- In recent years, some artificial electromagnetic materials with special characteristic has been investigated to be used in microwave frequencies, and 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 special artificial structures especially electromagnetic band?gap structures and high impedance surfaces. In addition, electromagnetic band?gap and infinite surface impedance occur in a common frequency band for several structures, such as mushroom like structures which are of great importance in research. In this thesis, first, we study the main characteristics of these structures, and verify the accuracy of models used to calculate these characteristics. Waveguide model makes it possible to determine characteristics of reflective phase from a periodic surface with high accuracy and fast algorithms and there is no need to calculate surface integral equations. In addition, electromagnetic band?gap structures suppress surface waves which are measured and recognized by suspended microstrip models. We exploit this model to verify miniaturization of different proposed structures for a reduction in the mutual coupling of array antennas. Different methods are proposed to reduce zero reflection phase frequency in the next section of this thesis. The proposed methods can be used for various applications in low frequencies (below 3 GHz) which gives a significant importance to this chapter. Designed methods include the design of patch shape in two?layered structures, three?layered structures, suspended structures and structures with metamaterial substrates. In addition, it is shown that the stop?band bandwidth is increased using suspended structures. In chapter four, a low profile miniaturized wideband antenna with circular polarization is proposed considering electromagnetic band gap structures. Then, a method is introduced to design an antenna with circular polarization accompanied with an EBG surface for an improvement in major characteristics such as the return loss power bandwidth and the axial ratio bandwidth. It is also indicated that using mushroom like electromagnetic band?gap structures in an antenna causes size reduction and bandwidth increment. Finally in the last chapter, a miniaturized band stop filter is designed with utilizing a suspended mushroom like structure with Teeth?saw shape and a translated spiral connector in substrate. the proposed filter is compared with other mushroom like filters; and it is shown that using this structure causes a significant (more) compactness and improved characteristics in spite of having more complex fabrication process.
