عنوان پایان‌نامه
کنترل الگوی تابشی آنتنها به کمک مواد ترکیبی چپگرد و راستگرد
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 39796;کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1497
- تاریخ دفاع
- ۰۳ مهر ۱۳۸۷
- دانشجو
- بابک حاجی براتعلی
- استاد راهنما
- جلیل اقا راشدمحصل
- چکیده
- به طور کلی Metamaterials به دسته وسیعی از مواد اطلاق می شود که دارای خواص غیر عادی هستند. به عنوان مثال موادی که ضرایب گذردهی و یا تراوایی آنها در برخی فرکانس ها منفی است جزء این دسته از مواد محسوب می شوند. در این تحقیق مواد و یا به عبارت بهتر ساختارهایی مصنوعی مد نظر ماست که از نظر الکترومغناطیسی همگن بوده و خواص جالب توجهی، که به طور معمول در طبیعت یافت نمی شود، از خود نشان می دهند و در این تحقیق با نام ساختارهای چپگرد بررسی شده اند. در ساختارهای چپگرد ضرایب گذردهی الکتریکی و تراوایی به طور همزمان منفی می باشند، بنابراین جهت انتشار انرژی و موج در خلاف هم می باشد(سرعت فاز و گروه هم جهت نیستند). ساختارهای ترکیبی هم در واقع همان ساختارهای چپگرد هستند که به علت وجود عناصر پارازیتیک، در برخی فرکانس ها رفتار راستگرد و در برخی فرکانس ها رفتار چپگرد نشان می دهند ( به طور معمول در فرکانس پایین چپگرد و در فرکانس های بالاتر راستگرد هستند). در چند سال اخیر این موضوع توجه بسیاری از محققان و مهندسان را به خود جلب کرده به طوریکه بعد از ساخت اولین نمونه آزمایشگاهی از ساختارهای ترکیبی چپگرد، در فاصله تقریباً شش سال صدها مقاله در مورد نمونه های متعدد ساخته شده از این ساختارها، چه بر اساس مدل تشدیدی و چه مدل مداری، ارائه شده است.همچنین در این مدت نسبتاً کوتاه مباحث و کاربردهای جدیدی برای این گونه ساختارها مطرح شده است. در حال حاضر این ساختارها در زمینه های مایکروویو، آنتن، اپتیک و ... به کار می روند. در این پروژه پس از بررسی تاریخچه و دستاوردهای موجود در مورد کاربرد ساختارهای ترکیبی، یک ساختار ترکیبی جدید ( در واقع سلول واحد جدید) بر اساس مدل خط انتقال ارائه و با روش اجزا محدود (نرم افزار HFSS) تحلیل و در نهایت ساخته شده است. نکته اینکه ساختار با فناوری ریزنوار و بدون استفاده از via ساخته شده و در نتیجه ساخت آن بسیار ساده می باشد. از دیگر مزایای این طرح عرض باند وسیعتر و ابعاد کوچکتر نسبت به ساختار مشابه ارائه شده در مراجع می باشد. در ادامه از این ساختار جدید به عنوان آنتن موج نشتی یک بعدی استفاده شده است و برای این موضوع مرور مختصری از انواع آنتن های موج نشتی و خواص آنها آورده شده است. در مورد آنتن موج نشتی مذکور نشان داده شده که با تغییر فرکانس تحریک، زاویه تابش پرتو اصلی تا حدود 65 درجه ( و با تغییر مختصری در الگوی تابشی) در صفحه =90? تغییر می کند. ویژگی مهم این نوع آنتن ها قابلیت تابش جانبی، اندازه کوچک و سهولت ساخت آن هاست. در این تحقیق همچنین در مورد آنتن های موج نشتی دوبعدی بحث شده است و روش های اسکن کامل فضا با کنترل پارامترهای آنتن موج نشتی (بر اساس ساختار های ترکیبی چپگرد – راستگرد) مورد مطالعه قرار گرفته است. از جمله عواملی که الگوی تشعشعی آنتن های موج نشتی را تغییر می دهد فاز و دامنه تحریک در ورودی آنتن و یا ولتاژ بایاس در مورد دیودهای varactor (به کار رفته در ساخت برخی از این نوع آنتن ها) می باشد.
- Abstract
- In General, the word Metamaterials is used for a wide variety of materials and structures with unusual properties not readily available in nature, for example structures with negative permittivity and/or negative permeability are of this kind. In this project we have discussed left-handed materials (LHMs) which are artificial effectively homogeneous electromagnetic structures with unusual properties. An effectively homogeneous structure is a structure whose structural average cell size p is much smaller than the guided wavelength. In LHMs constitutive parameters namely permittivity and permeability are simultaneously negative. Therefore the flow of energy is in the opposite direction of the wave propagation. In practice, there exist parasitic effects instead of purely LHMs and we have composite left/right handed materials which show left – handed behavior in lower frequencies and right-handed behavior in higher frequencies. Recently Metamaterials have received substantial attention in scientific and engineering communities. The unique properties of LHMs have allowed novel applications, concepts, and devices to be developed based on resonant type structures or transmission line approaches. Nowadays LHMs are being used in optics, miniaturized antennas, microwave components etc. In this project, we studied the properties and applications of LHMs based on a transmission line model, i.e. composite right/left handed transmission lines. We then presented a new CRLH TL based on a new unit cell without vias. We showed the left – handed properties of this structure through full wave simulations and measurements. This new structure is used as a leaky wave radiator. To do this, we first studied principles of leaky waves and conventional leaky-wave antennas (LWA). Besides we studied methods of space scanning by controlling the main beam of leaky structures for both one and two-dimensional types. For the proposed structure, we showed the frequency scanning of 63 degree in ?=90 plane. Some advantages of the proposed structure in comparison to similar ones are: wider bandwidth, smaller size and simplicity of fabrication.
