طراحی و ساخت آنتن های ترکیبی پچ مایکرواستریپ و حفره ای مبتنی بر فناوری موجبرهای مجتمع شده در زیر لایه

در سال های اخیر، کاربرد فناوری موجبرهای مجتمع شده در زیرلایه siw (substrate integrated waveguide) در ساخت ادوات مایکرویو مانند آنتن باعث فشردگی ساختار، کاهش هزینه های ساخت، کاهش تلفات و سازگاری با مدارات مسطح شده است. آنتن های حفره ای همراه با عناصر تشعشعی مانند شکاف و پچ خصوصیات تشعشعی مناسبی شامل بهره زیاد و بازده تشعشعی بالا را ارائه می دهند. علاوه بر آن، این نوع آنتن ها مزایای حذف تشعشعات معکوس و کاهش انتشار امواج سطحی را فراهم می کنند. آنتن های شکاف دار حفره ای siw به علت ابعاد کوچک و ساختار تشدیدی، دارای بهره و پهنای باند کمی هستند. در این رساله روش های بهبود بهره و افزایش پهنای باند امپدانسی آنتن های حفره ای با عناصر تشعشعی مانند شکاف و پچ ریزنوار مبتنی بر فناوری siw بررسی و مطالعه شده است. ابتدا مشخصات و مدهای کاری تشدید کننده های مستطیلی و دایروی بررسی شده است. سپس آنتن شکاف دار با محفظه تشدید دایروی بررسی و آرایه شکافی با دو عنصر شکاف تشعشعی ارائه شده است که بهره آن در مقایسه با بهره آنتن با یک شکاف 2db افزایش دارد. با این وجود، ابعاد ساختار افزایش قابل ملاحظه ای نداشته است. دو آنتن پهن باند ترکیبی از آنتن حفره ای نیم- مود siw و پچ ریزنوار با دو قطبش خطی و دایروی طراحی، شبیه سازی و ساخته شده اند. نتایج اندازه گیری افزایش پهنای باند امپدانسی 10% و بهره 7.5dbi را برای آنتن با قطبش خطی نشان داده است. برای آنتن با قطبش دایروی پهنای باند 3db نسبت محوری 1% و بهره 6.8dbi است. هم چنین مشخصات تشعشعی انواع آنتن ترکیبی با حفره های نیم- مود مختلف با انواع پچ ریزنوار شامل پچ مستطیلی، دایروی و مثلثی شکل مطالعه و بررسی شده است. مدل سازی مبتنی بر مدل خط انتقالی آنتن شکاف دار حفره ای siw و آنتن ترکیبی پیشنهادی نیز ارائه شده است. با استفاده از این مدل مدار معادل، امپدانس ورودی این نوع آنتن ها محاسبه شده است. نتایج بدست آمده با شبیه سازی و روابط ارائه شده تحلیلی از تطابق خوبی برخوردار می باشند. برای افزایش بهره، کاربرد آنتن ترکیبی پیشنهادی در آرایه ها نیز بررسی شده است. آنتن آرایه خطی 4×1 و آرایه صفحه ای 2×2 طراحی، شبیه سازی و ساخته شده اند. آرایه های طراحی شده دارای عمل کرد تشعشعی مطلوب بوده و بیشترین بهره اندازه گیری شده برای آرایه خطی و صفحه ای به ترتیب 12.15db و 13db می باشند. آنتن های ترکیبی ارائه شده در این رساله دارای ساختار ساده تک لایه بوده و با فناوری مدار چاپی قابل ساخت می باشند. عمل کرد تشعشعی مناسب، سبکی، حجم کم و کم هزینه بودن، کاربرد آن ها را در سیستم های عملی مخابراتی تضمین می نماید.