در این پایان نامه ابتدا خواص نوری و الکتریکی کریستال های مایع بررسی خواهد شد. سپس به معرفی کریستال های فوتونی به عنوان پر کاربردترین ساختار برای طراحی ادوات نوری خواهیم پرداخت و قوانین حاکم بر آنها همچنین روال توسعه آنها را بررسی خواهیم کرد. همچنین در ادامه به ادوات نوری تنظیم پذیر اشاره خواهیم کرد. سپس به بحث در مورد روش اجزا محدود در حوزه زمان (fdtd) و بررسی معادلات الکترومغناطیسی حاکم بر محیط کریستال مایع و شرایط مرزی جاذب خواهیم پرداخت. به کمک این روش، انتشار نور در ساختارهای مختلفی از جمله فیلتر های کریستال فوتونی را بررسی خواهیم کرد. در ابتدا یک فیلتر قابل تحریک در مد tm را شبیه سازی خواهیم کرد و با استفاده از کریستال مایع، شیفت فرکانسی در باند عبور آن را نمایش خواهیم داد. سپس به کمک کاواک ها، ساختارهای مختلفی را طراحی و شبیه سازی خواهیم کرد. در ادامه ازکاواک ها برای محدود کردن باند عبور استفاده شده و یک ساختار فیلتر کریستال فوتونی در مد te با نقص کریستال مایع را طراحی خواهیم کرد. با اضافه نمودن سوراخ های پرشده ازکریستال مایع در کاواک میانی فیلتر قابل تنظیم، ضریب انتقال توان و ضریب کیفیت را بهبود خواهیم داد.

در این مطالعه پس از بررسی جاذب های باند میلیمتری، سطوح انتخابگر فرکانس (fss )، به طور خاص مورد بررسی قرار گرفته است. می توان با استفاده از این سطوح، جاذب هایی با ضخامت کم و پهنای باند خیلی زیاد طراحی کرد. در این کار برای تحلیل fss، روشی جدید بیان شده که می توان از آن برای طراحی و تحلیل جاذب موج الکترومغناطیسی استفاده کرد. این روش کلی بوده و برای سطوح چند لایه، اعم از fss با سطوح فلزی و fss تشکیل شده از حفره ها به کار می رود. روش مطرح شده در این مطالعه، محدود به fss نیست و می توان از آن برای پیداکردن میدان های پخش شده از دیگر اجسام هادی دو بعدی نیز استفاده کرد؛ به عنوان مثال، سطح مقطع راداری یک دیسک هادی، با نسبت قطر به طول موج های مختلف به دست آورده شده و نتایج حاصل، با نتایج مقالات قبلی تأیید شده است. مزیت اصلی این روش، زمان اجرای کوتاه آن توسط کامپیوتر بوده که امکان استفاده از آن را در الگوریتم های بهینه سازی فراهم می کند. در فصلی جداگانه از این مطالعه، روش تحلیل سطوح انتخابگر فرکانس با نرم افزار hfss توضیح داده شده است که می توان با استفاده از آن، نتایج حاصل از این روش جدید را با نتایج نرم افزار hfss مقایسه کرد.

در این پروژه یک آنتن منوپل فراپهن باند با بهره بالا و الگوی تشعشعی پایدار معرفی می شود. توزیع ناخواسته جریان بر روی زمین در آنتن منوپل فراپهن باند معمولی، موجب چرخش الگوی تشعشعی در فرکانس های بالا و اعوجاج در سیگنال ارسالی می شود که در کاربرد های مختلف ایجاد خطا می کند. در روش پیشنهاد شده، ابتدا یک صفحه فلزی به شکل پله ای در زیر زیرلایه آنتن قرار داده می شود. در این مرحله با توجه تشعشع اضافه شده از جریان های القا شده بر روی صفحه فلزی ، الگوی تشعشعی بهبود می یابد. در مرحله بعد برای حذف موج سطحی و افزایش بیشتر بهره و بازده تشعشعی آنتن، از ساختار های دارای باند ممنوعه (ebg) استفاده می شود. نتایج شبیه سازی و اندازه گیری نشان داد مشخصات آنتن چون بهره، الگوی تشعشعی و مشخصات حوزه زمان بهبود می یابد. بنابراین با رفع مشکلات اساسی آنتن معمولی، آنتن پیشنهادی یک نمونه مناسب برای کاربردهای فراپهن باند است.

امروزه تکنولوژی uwb یکی از پرکاربردترین بخش های مخابرات محسوب می شود. در محدوده ی فرکانسی uwb، 6/10-1/3 گیگاهرتز، حضور باندهای دیگری نظیر شبکه های محلی بی سیم، wlan، با فرکانس های مرکزی ghz2/5 (mhz5350-5150) و ghz8/5 (mhz5825-5725) و سیستم های wimax و c-band با فرکانس مرکزی ghz95/3 (mhz4200-3700) ممکن است باعث ایجاد تداخل با عملکرد uwb شوند. بنابراین نیاز است آنتن های uwb به گونه ای طراحی شوند که تداخلی با بازه های فرکانسی که مختص تکنولوژی های دیگر است، نداشته باشند. با توجه به اینکه امکان پیاده سازی قابلیت حذف باند در برخی آنتن های پرکاربرد uwb وجود ندارد و ایجاد این ویژگی در مقسّم توان به کار رفته در شبکه ی تغذیه ی آنتن ها ساده تر است، دراین پروژه به طراحی و ساخت مقسّم توان مساوی فراپهن باند ویلکینسون با قابلیت حذف باند می پردازیم. در این پروژه ابتدا به تحلیل مقسّم توان ویلکینسون پرداخته و با ارائه ی روشی کاملا جدید، ساختار مدار را تا حد زیادی ساده می کنیم. سپس یک تقسیم کننده ی مساوی فراپهن باند 1 به 4 برای ساخت، در نرم افزار cst mws شبیه سازی می شود. جهت بهبود نتایج مقسّم توان پارامترهای مختلف آن را بهینه می کنیم؛ به این ترتیب میزان ایزولاسیون دهانه های خروجی تقریبا بالاتر از db 12، میزان افت عبوری از دهانه ورودی به دهانه های خروجی حدود db6 و ضریب انعکاس مربوط به دهانه ی ورودی پایین تر از db16- و برای سایر دهانه ها، حدودا پایین تر از db11- خواهد بود. بعد از این مرحله، قابلیت حذف باند با استفاده از dgs، به تقسیم کننده اضافه خواهد شد. با استفاده از دو نوع dgs در سه فرکانس 95/3، 2/5 و 8/5 گیگاهرتز، با پهنای ghz 1/0 و افت عبوری db 40 حذف باند ایجاد می کنیم. به این ترتیب تقسیم کننده با قابلیت حذف باند و مشخصه ی مورد نظر، طراحی و ساخته خواهد شد.

چکیده تکنولوژی هایوای فای و وایمکس از بخش های مهم و پر کاربرد در مخابرات بی سیم محسوب می شوند. برای استفاده از این فن آوری ها به آنتن هایی با بهره ی زیاد نیازمندیم. با توجه به این که آنتن های دورفلکتوری ویژگی هایی هم چونبهره بالا، ساختار متراکم، سادگی و پایین بودن هزینه ی ساخت، را دارند گزینه ها یمناسب برای استفاده ها یمختلف می باشند. در آنتن های دورفلکتوری معمولاً از ترکیب های کاسگرین وگرگورین استفاده می شود. در این ساختارها بخشی از انرژی تشعشی توسط رفلکتور اصلی در تماس با رفلکتورفرعی برمیگردد واثرات نامطلوبی به وجود می آورد که می توان باشکل دادن به سطوح دو رفلکتور یادشده ویا استفاده از ساختار های کلاسیک دیگر، این مشکل را برطرف نمود.نکته ای که در ابتدای تحلیل وطراحی این آنتن ها باید به آن توجه شود، ابعاد رفلکتور ها بر حسب طول موج است. با کاهش قطر رفلکتور اصلی به ? 20 و یا کمتر از آن، دیگر از روش های معمول برای شبیه سازی این آنتنها نمی توان استفاده کرد وبهترین راه حل، روش ممان خواهد بود.ضمناً با کاهش قطر تلفات افزایش یافته و درنتیجه بازده آنتن کاهش می یابد. رفلکتور اصلی استفاده شده در این پروژه 600 میلیمتر یا ?11 در فرکانس مرکزیghz 5.5 (mhz 5900 – 5100) با f?(d=0.36)می باشد. تغذیه این آنتن کونیکال هورن با مد غالب?te?_11 است. در تحلیل های اولیه از نرم افزارهای icara وgrasp استفاده شده وبا استفاده از داده های آن، آنتن به کمک نرم افزارhfss شبیه سازی شده است. آنتن ساخته شده و شبیه سازی شده دارای گینdbi 27،افت بازگشتی مربوط به دهانه ی ورودی پایین تر از db13- ، پلاریزاسیون متعامد کمتر از db30 و ایزولاسیون بین دو پورت بیش از db30 درباند فرکانسی (ghz 5.9 – 5.1)است.

هدف از این پایان نامه طراحی، شبیه سازی و ساخت بخش rf رادار uwb m-sequence است که محدوده فرکانسی سیستم ساخته شده از 6/3 تا ghz4/4 است و از قطعات تجاری در دسترس در بازار ایران استفاده شده است. از ویژگی های بخش rf ساخته شده می توان به ارسال و دریافت mhz800 اطلاعات باند پایه شامل دامنه و فاز اشاره نمود. دستیابی به چنین پهنای باندی برای ارسال و دریافت مستلزم داشتن مدولاتور و دمدولاتوری با ورودی و خروجی با پهنای باند mhz800 است اما قطعات تجاری یعنی مدولاتور با پهنای باند ورودی mhz500 و دمدولاتور با پهنای باند خروجی mhz400 وجود دارد بنابراین باید به دنبال راه کاری برای حل این مشکل بود. برای حل این مشکل از دو مدار فرستنده و گیرنده موازی برای ارسال و دریافت استفاده شد که هر مدار وظیفه ارسال و دریافت نیمی از پهنای باند را داشت. برای ارسال و دریافت این پهنای باند از دو مدولاتور و دمدولاتور iq با پهنای باند ورودی و خروجی mhz 400 استفاده شده است. البته میکسر با پهنای باند ورودی حدود ghz1 موجود است اما چون میکسر توانایی ارسال و دریافت اطلاعات فاز و دامنه را ندارد و چون اطلاعات فاز و دامنه دارای اهمیت است بنابراین از مدولاتور و دمدولاتور iq استفاده شده است.

با نیاز روز افزون علم و فناوری به افزایش سرعت پردازش و توان محاسباتی و انتقال اطلاعات در پهنای باند بالا، شاهد ظهور فناوری های نو در جهان امروزی هستیم. در این پروژه سعی می شود تا تأثیر نانوفناوری در صنعت مخابرات نوری بررسی شود و نقش محیط های پاشنده و غیرهمسان گرد و تأثیر آن ها بیان شود. به دلیل قابلیت تمرکز بالای نور و شکسته شدن حد تفرق نور، محیط های پلاسمونیک توانایی هدایت اطلاعات در ابعاد نانومتری را فراهم می آورند. کنترل فعال سیگنال های پلاسمونی، یکی از مهم-ترین چالش های حوزه ی پلاسمونیک در سال های اخیر است که برای پردازش تمام نوری در مدارهای مجتمع نوری و محاسبات و مخابرات نوری نیاز است. در این پایان نامه پس از بررسی های مقدماتی بر روی مطالعات انجام شده بر روی انواع ساختار های هدایت گر و تمرکز دهنده ی پرتو نور، و همچنین المان پایه ی تشکیل دهنده ی آن ها، ساختارهای متمرکز کننده، انحراف دهنده و تقسیم کننده ی پرتو نور دوبعدی مبتنی بر آرایه ی نانوشیارها طراحی و شبیه-سازی خواهند شد. عمل تمرکز و انحراف پرتوی نور با استفاده از تغییر شکل فیزیکی ساختار، تغییر زاویه ی تابش و همچنین دامنه ی میدان تابشی صورت می گیرد. هر کدام از موارد یاد شده یک عامل محدود کننده برای این اهداف محسوب می شوند. بنابراین به منظور غلبه بر این محدودیت ها، وابستگی فاز نور عبوری از نانوشیار به ثابت دی الکتریک ماده ی پرکننده، امکان کنترل فعال سیگنال های پلاسمونی را در این ساختارها فراهم می کند. در این ساختارها استفاده از کریستال مایع، به دلیل ولتاژ راه اندازی پایین و فناوری ساخت ارزان، انتخاب مناسبی به حساب می آید. برای نخستین بار رابطه ی پاشندگی یک موجبر فلز-کریستال مایع-فلز استخراج شده و با استفاده از آن به طراحی ادوات فعال الکترو-نوری شامل عدسی-ها و انحراف دهنده های تنظیم پذیر می پردازیم. با استفاده از ساختار ارائه شده می توان بدون تغییر ساختار و فقط با اعمال میدان الکتریکی ثابت، عمل جاروب کردن پرتو به صورت تنظیم پذیر را انجام داد. تمامی شبیه سازی ها در این رساله به صورت دو بعدی انجام شده اند، و ممکن است نتایج تا حداکثر 10 درصد خطا نسبت به حالت واقعی داشته باشند.

در این پایان نامه به طور کامل به طراحی و بهینه سازی آنتن تک المان پرداخته شده و در نهایت آنتن تک المان بهینه شده با پهنای باند و ایزولاسیون مناسب ساخته و مشخصات آن اندازه گیری شد. با استفاده از زیرلایه های متداول برای پچ و دایرکتور، سعی شد هزینه ها برای ساخت این آنتن تا حد ممکن پایین آورده شود. همچنین با استفاده از وایا به مشکل پل هوایی که ساخت را مشکل می سازد، پایان داده شد. پهنای باند امپدانسی (rl<-10db) آنتن تک المان به ترتیب 40.7% (f0=5.525ghz) و 40.7% (f0=5.6ghz) برای ورودی 1 و 2 می باشد. همچنین ایزولاسیون این آنتن بهتر از -27.3db و بهره آن حدود 8dbi می باشد. در ادامه به طراحی آرایه، فواصل المان ها از یکدیگر و همچنین شبکه تغذیه پرداخته شد. فواصل المان ها برای بدست آوردن بهره مناسب، بهینه شد. همچنین طرح جدیدی برای کاهش میزان پلاریزاسیون متعامد، بهبود ایزولاسیون و پیاده سازی آن بدون تداخل در یک صفحه، در شبکه تغذیه اجرا شد. با استفاده از این طرح پلاریزاسیون متعامد و ایزولاسیون آنتن آرایه ساخته شده نسبت به آنتن تک المان بهبود پیدا کرد. همچنین برای تطبیق شبکه تغذیه با استفاده از تعامل دو نرم افزار ads و hfss، زمان بهینه سازی تا حد ممکن کاهش پیدا کرد. پهنای باند امپدانسی (rl<-10db) آنتن آرایه 2x4 ساخته شده، به ترتیب 26.8% (f0=5.415ghz) و 25.1% (f0=5.625 ghz) برای ورودی 1 و 2 می باشد. ایزولاسیون این آنتن بهتر از 31db و بهره آن حدود 16dbi می باشد. همچنین نتایج شبیه سازی برای آرایه 8x8 آورده شده است، که نشان دهنده برآورده شدن نیاز به بهره بالا برای این پایان نامه می باشد.

در این پایاننامهطراحی، شبیه سازی و ساخت بلوک کم نویز در باند x ارائه شده است. تا آنجا که امکان داشته زیر بلوک های مختلف آن طراحی و شبیه سازی و زیربلوک هایی نیز بصورت مدار مجتمع بکار رفته است.در ابتدا گیرنده های متداول مورد بحث قرار گرفته و مزایا و معایب هر کدام مطرح و سپس بلوک دیاگرام گیرنده (lnb) مورد نظر به همراه شبیه سازی بودجه لینک آن ارائه شده است.