عنوان پایان‌نامه
تحلیل و طراحی آنتن نشت موج باند X با استفاده از تکنولوژی موجبر مجتمع شده در زیر لایه
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2428;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62834
- تاریخ دفاع
- ۰۵ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- یحیی محتشمی
- استاد راهنما
- جلیل اقا راشدمحصل
- چکیده
- ظهور فن آوری موج بر مجتمع شده در زیرلایه در سال 2001، انقلابی در طراحی آنتن های مبتنی بر موج برها ایجاد کرد. از جمله آنتن های جالبی که با استفاده از این فن آوری جان تازه ای گرفت می توان به آنتن نشت موج اشاره کرد. قابلیت پویش فضا با تغییر فرکانس و راستاوری بالا از مزایای بزرگ این آنتن می باشد. در این پایان‌نامه، آنتن نشت موج مبتنی بر فن آوری موج بر مجتمع شده در زیرلایه بررسی می شود. ابتدا ساخت با استفاده از فن آوری موج بری مورد بحث قرار می گیرد و الگوی تشعشعی آنتن نیز بیان می شود. سپس انواع شکاف هایی که با آن ها طراحی انجام می پذیرد به اختصار مورد بررسی قرار می گیرند. در ادامه نیز به مطالعه ی مودهای فضایی ای که تشعشع در ساختارهای متناوب را موجب می شوند می پردازیم. نشان می دهیم که با استفاده از مود فضایی مرتبه ی -1 می توان به پویش کل فضای حل رسید. در انتها نیز فن آوری موج بر مجتمع شده در زیرلایه معرفی می شود و روابط طراحی آن به اختصار مورد بررسی قرار می گیرد. در مرحله ی بعد، آنتن نشت موج مبتنی بر موج بر مجتمع شده در زیرلایه به صورت کامل معرفی می شود. متغیرهای عمل-کردی آن، نحوه ی طراحی و چگونگی تغذیه ی آن با استفاده از ریزنوار نیز مورد بررسی قرار می گیرند. مشاهده می شود که این تغذیه می تواند به نحو مطلوبی، تلف بازگشتی ساختار را کم کند که مزیت بزرگی است. مشخص می گردد که آنتن نشت موج طراحی شده از نظر بهره و سطح گلبرگ جانبی دارای ضعف در زاویه های کوچک پویشی است. سپس تاثیر طول ساختار، تلفات زیرلایه و طول شکاف ها در عمل کرد آنتن و الگوی تشعشعی آن مورد توجه قرار می گیرند. یکی از بزرگ ترین اثراتی که مشاهده می شود اثرات ناشی از تلفات زیرلایه است. در مورد زیرلایه های با تانژانت تلفات بالا، آنتن به نحو عجیبی از نظر بهره دچار مشکل می شود که دلایل این امر به صورت مفصل بررسی شده اند. در انتها به ارائه و معرفی آنتن نشت موج با تناوب دوگانه می پردازیم. این آنتن از ترکیب شکاف هایی با طول متفاوت تشکیل شده است بدین صورت که نیمی از شکاف ها دارای یک طول و نیمی دیگر دارای طول دیگری هستند. آنتن طراحی شده از نظر مشخصات عمل کردی بسیار بهتر نسبت به ساختار معمول عمل می کند اما از نظر سطح گلبرگ جانبی به سطح ایده آل مورد نظر ما نرسیده است. برای رفع این نقیصه، آنتن نشت موج پروانه ای هشت باله را ارائه و طراحی می کنیم. این آنتن از نظر ? بهره و سطح گلبرگ جانبی نسبت به آنتن یک نواخت و متناوب با تناوب دوگانه بهتر عمل می کند و الگوی تشعشعی مناسب تری را نیز دارا می باشد. بهبود بهره ی آنتن به میزان 1 dB~5 dBو کاهش سطح گلبرگ جانبی به میزان 4 dB با استفاده از این ساختار محقق شده است. تغذیه ی ریزنواری مناسبی نیز برای آن طراحی شده است که نسبت به تغذیه های معمول دارای عمل کرد بهتری می باشد. آنتن مورد نظر ساخته شده و نتایج اندازه گیری به نحو مطلوبی داده های حاصل از شبیه سازی را تایید کردند. کلید واژه: موج بر مجتمع شده در زیرلایه، آنتن نشت موج، بهره ، سطح گلبرگ جانبی، ساختار پروانه ای
- Abstract
- Antennas are an inseparable part of every communication system and their nonnegotiable role has added to their growing importance. Advancement of technology has caused a growing demand for perplexed systems. The Substrate Integrated Waveguide (SIW) technology was developed to satisfy this need. Its emergence, which has caused a technological revolution, gets back to 2001. This revolution not only caused drastic improvements in the Microwave frequency band, but also made a great impact on fabrication of integrated structures in the mm-wave band. Rise of this technology revived those structures which have been based on waveguide technology, and leaky-wave antenna was among these revived ones. An interesting advantage of this antenna is its high directivity along with its space-scanning capability which is obtained by changing the frequency of operation. In this thesis, substrate integrated waveguide leaky-wave antenna is investigated. At first, leaky-wave antenna based on waveguide technology is introduced and its radiation patterns are investigated. Thereafter, different slots shapes are studied. In continuation, spatial harmonics which are responsible for radiation in periodic leaky-wave antennas are inspected. It is shown that whole space scanning is possible if -1 Floquet mode is employed. Finally, the SIW technology and its associated formulae are introduced. At the next step, SIW leaky-wave antenna, its feeding techniques and radiation patterns are completely reviewed. It is shown that microstrip feeding is really useful to decrease the structure’s return loss. Thereafter, we show that the antenna’s performance is weak for lower elevation angles specifically when it comes to gain and side-lobe level. After that, different factors which affect the antenna’s performance and radiation patterns are studied. It is shown that the dielectric’s loss tangent has a great impact on antenna’s gain. The higher the loss tangent, the lower the gain. Finally, we present and introduce a Double-Periodic leaky-wave antenna. This antenna is composed of slots with different lengths i.e. half the slots have a specified length while the remained ones have another length. This structure has a better performance than the uniform design but still is far from ideal when it comes to side-lobe level. To remove this shortcoming, an 8-winged Butterfly structure is enunciated, showing better performances compared to the double periodic and uniform designs. This structure has higher realized gain (1 dB~5 dB improvement) and lower side-lobe level (- 4 dB improvement) compared to the uniform design. The structure enjoys an effective microstrip feeding network which acts better than the previously introduced ones. The antenna was fabricated and the measurement results were in good consistency with the simulated data. Index Terms: SIW, Leaky-wave antenna, Gain, Side-lobe level, Butterfly geometry.
