در سال های اخیر، آنتن های عایقی تشدیدی (dras) برای استفاده در فرکانس های مایکروویو توسعه پیدا کرده اند. این نوع آنتن ها در مقایسه با آنتن های مرسوم دارای مزایایی شامل اندازه کوچکتر، راندمان تشعشعی بالاتر، پهنای باند عریض تر و عدم تحریک امواج سطحی می باشند. در این پایان نامه ساختار آنتن های عایقی تشدیدی مستطیل شکل با تغذیه موجبر عایقی مستطیل بر روی صفحه زمین و با تزویج روزنه به روش ممان تحلیل می شوند. با استفاده از بسط میدان ها در محیط های مختلف به روش modal expansion، ماتریس امپدانس آنتن محاسبه و تلفات بازگشتی آنتن محاسبه می-شود. سپس ساختار rdra با صفحه زمین محدود و نامحدود به روش اجزاء محدود (fem) و با استفاده از نرم افزار hfss بررسی و شبیه سازی شده و نتایج حاصل با بررسی تئوری به روش ممان مقایسه می شود. مقایسه نتایج بدست در مورد تلفات بازگشتی به دو روش تطابق قابل قبولی با یکدیگر دارند. برای افزایش بهره ساختار مورد مطالعه، ابتدا چهار دیواره جانبی در اطراف صفحه زمین قرار داده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد ساختار اصلاح شده دارای بهره db 4/8 در فرکانس ghz 4/10 است اما انتشار در جهت معکوس کاهش قابل ملاحظه ای ندارد. جهت کاهش تشعشع در جهت معکوس، ساختار آنتن با قرار دادن صفحه هادی به عنوان منعکس کننده اصلاح شده است. نتایج بررسی نشان می دهند در مقایسه با آنتن بدون صفحه منعکس کننده تشعشع معکوس حداقل db10 کاهش یافته و بهره آنتن تا db 9 افزایش می یابد. همچنین اثر ضریب گذردهی خط تغذیه و فاصله هوایی بر مشخصات آنتن بررسی شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهند با افزایش ضریب گذردهی موجبر عایقی، آنتن تشدید کننده کمتر تحریک شده و بهره آن کاهش می یابد. بررسی اثر فاصله هوایی ایجاد شده بین تشدید کننده dra و صفحه زمین نیز نشان می-دهد برای مقادیر کم فاصله هوایی بهره آنتن زیاد و با افزایش فاصله هوایی بهره آنتن نیز کاهش می یابد

توسعه سیستم های مخابراتی بی سیم در سال های اخیر، نیاز مبرمی به طراحی و ساخت گیرنده و فرستنده های مخابراتی با کیفیت بالا را بهمراه داشته است. از مهمترین این خصوصیات حجم کوچک، توان مصرفی کم و قابلیت داشتن دو فرکانس کاری می باشد. بر این اساس آنتن های فشرده با عملکرد در دو فرکانس مختلف با قطبش دایروی در هر فرکانس اهمیت زیادی دارد. در این پایان نامه سه ساختار جدید آنتن مایکرواستریپ مربعی که در آن ها شکاف های مناسب تعبیه شده ارائه می شود. این سه ساختار از طریق خط هم محور و از یک نقطه روی قطر پچ، تغذیه شده و قابلیت کار در دو فرکانس 2.4ghz و 5.7ghz با قطبش دایروی را دارند. آنتن ها در هر دو فرکانس دارای پهنای باند امپدانسی مناسب، نمودار تشعشعی عمود بر صفحه زمین و پهنای باند نسبت محوری (ar) کافی می باشند. ساختارها با نرم افزار hfss شبیه سازی شده و پس از تنظیم پارامترها و دست یابی به نتایج مناسب، آنتن ها ساخته و مورد آزمایش و اندازه گیری قرار گرفته اند. نتایج اندازه گیری نشان می دهد پهنای باند امپدانسی برای ضریب انعکاس -10 db ، برای باند اول و دوم بترتیب 71mhz و 299mhz می باشد. کمترین ضریب انعکاس نیز -49 db در فرکانس 2.497ghz و -22 db در فرکانس 5.887ghz به دست آمده که نشان میدهد تطبیق امپدانس مناسبی در هر دو فرکانس تشدید برقرار است. همچنین پهنای باند ar در باند اول و دوم به ترتیب 12mhz و 14mhz می باشد. آنتن ها دارای قطبش دایروی راستگرد بوده و جهت قطبش را می توان به سادگی با جابه جا کردن نقطه تغذیه به قطر دیگر پچ مربعی به چپگرد تغییر داد. با ایجاد شکاف ها در محل مناسب روی پچ، مساحت پچ نسبت به پچ معمولی 36% کاهش یافته است که مزیت بسیار خوبی به حساب می آید. در انتها نتایج شبیه سازی و اندازه گیری به دست آمده، با مقایسه با چند طراحی دیگر که در سال های اخیر معرفی شده، مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در سالهای اخیر با پیشترفت تکنولوژی نیاز به کوچک سازی و افزایش کارایی سیستم ها بیشتر احساس می شود. از جمله در صنایع فضایی و نظامی که نیاز به توان بالایی در فرکانس های میکرویو دارند ، این پیشترفت چشمگیرتر بوده است. مهمترین قسمت در این صنایع که حجم زیادی را اشغال می کند ، تقویت کننده می باشد. روش موثر برای کاهش حجم مدار استفاده از آنتن های فعال می باشد. در این پروژه ابتدا آنتنی با قابلیت حذف هارمونیک در فرکانس ghz 45/2 طراحی شده است. این آنتن دارای بهره ای بیشتر از db 7 و کاهش ابعادی %40 نسبت به ابعاد آنتن مربعی می باشد. در ادامه تقویت کننده ای با پهنای باند mhz 90 (ghz 49/2-4/2) با کلاس کاری e طراحی و شبیه سازی شده است. این تقویت کننده دارای pae بیشتر از 66% و بهره ای بزرگتر از db 11 در کل باند فرکانسی می باشد. در قسمت پایانی پروژه تقویت کننده با آنتن طراحی شده ترکیب و آنتن فعالی با همان فرکانس کاری ارائه شده است. در طراحی اول بمنظور کم کردن حجم آنتن فعال طراحی شده ، از خصوصیت حذف کنندگی هارمونیک آنتن میکرواستریپ با روزنه کمان شکل استفاده و مدارهای حذف کننده هارمونیک از مدارتقویت کننده حذف شده اند. در طراحی دوم بمنظور کوچکتر نمودن آنتن فعال ، با تغییر موقعیت تغذیه آنتن میکرواستریپ ، امپدانس ورودی آن بگونه ای تغییر یافته که نیاز به تطبیق امپدانس حذف و آنتن مستقیما به تقویت کننده متصل شده است.

این پایان نامه طراحی فیلترهای میان نگذر با قابلیت حذف دوبانده با کارایی بالا را پوشش می دهد و بر روش بهینه سازی طراحی فیلتر با استفاده از ساختار زمین تغییر یافته (dgs) متمرکز می شود. برای فراهم کردن فیلتر باند حذفی با ضریب کیفیت بالا در فرکانس ghz 4/2، یک ساختار dgsجدید c شکل پیشنهاد شده است. در ادامه بررسی های پارامتری صورت گرفته و تأثیر پارامترهای ساختار پیشنهادی بر پاسخ فرکانسی فیلتر مورد بررسی قرار گرفته است. ضریب کیفیت فیلتر پیشنهادی برابر با 57 است که از ساختارهای متداول به مراتب بیشتر می باشد. بر همین اساس یک فیلتر حذف دوبانده معرفی می شود. این فیلتر در فرکانس های ghz 4/2 و ghz 7/5، دو تشدید موازی ایجاد می کند. در هر دو این فرکانس ها پهنای باند قطع کم است و در نتیجه ضریب کیفیت اندازه گیری شده به ترتیب برابر با 65 و 3/61 می شود.

: آنتن های مایکرواستریپ در سال های اخیر به صورت گسترده در سیستم های مخابراتی مدرن و رادار مورد استفاده قرار گرفته اند. مهم ترین مزایای این نوع آنتن ها عبارتند از: وزن کم، قیمت ارزان، ابعاد کوچک، قابل ساخت هم زمان با مدارهای چاپی و کاربرد آن به عنوان آنتن های با قطبش خطی و دایره ای است. آنتن های مایکرواستریپ دارای دو عیب اساسی پهنای باند کم و بهره پایین هستند. برای افزایش پهنای باند و بهره این آنتن ها روش های مختلفی مانند استفاده از عایق هایی با ثابت دی الکتریک پایین، به کار بردن پچ های اضافی، استفاده از ساختار های چند لایه، استفاده از روش آرایه ها و استفاده از تغذیه های تزویج معرفی شده است. در این پایان نامه چند ساختار جدید پهن باند با قطبش دایره ای معرفی، شبیه سازی و تعدادی از این ساختارها ساخته شده و مشخصات آنها ارائه می شود. این آنتن ها دارای ساختار چند لایه و شامل پچ های اضافی و استفاده از روش آرایه می باشند. اولین ساختار چند لایه، آنتن مایکرواستریپ تغذیه شده با خط مایکرواستریپ با تزویج روزنه ای است. این آنتن دارای یک پچ اصلی مربعی، چهار پچ اضافی مربعی و یک پچ صلیبی شکل است. تمام آنتن های ارائه شده توسط نرم افزار hfss شبیه سازی شده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، که پهنای باند امپدانسی برابر 2/51% و نسبت محوری آن برابر 1/17% است. بهره ی این آنتن به طور میانگین در این پهنای باند db 8 است. سپس آنتن جدیدی برای ایجاد قطبش دایروی معرفی می شود. در این آنتن از تغییر در پچ دایروی قطبش دایروی ایجاد شده است. روش تغذیه در اینجا مانند حالت قبل است. برای افزایش پهنای باند از روش آرایه استفاده شده است. نتایج اندازه گیری شده نشان می دهد، که پهنای باند امپدانسی 25% و نسبت محوری آن حدود 16% اندازه گیری شده است. بهره این آنتن به طور میانگین db 10 است.ساختار جدید دیگری که روش تغذیه آن با سایر آنتن ها متفاوت است، از سه لایه دی الکتریک تشکیل شده و نتایج شبیه سازی و اندازه گیری شده آن ارائه شده است. پهنای باند امپدانسی حدود 36% و نسبت محوری آن 31 % برای این ساختار به دست آمده است.

مدارهای مجتمع شده در زیرلایه، دسته ی وسیعی از ساختارهای مسطح را شامل می شوند، که همگی با استفاده از فناوری مدار چاپی روی یک زیرلایه طراحی و ساخته می شوند. در سال های اخیر موجبر مجتمع شده در زیرلایه، به طور گسترده ای در طراحی مدارهای مایکروویو و امواج میلی متری به کار رفته است. این موجبرها مشخصاتی مشابه موجبرهای مستطیلی داشته و تلفات کم و ضریب کیفیت بالایی را دارند. از طرف دیگر مدارهای طراحی شده با این فناوری سبک، کم حجم و ارزان قیمت بوده و به سادگی با سایر خطوط انتقال مسطح قابل اتصال می باشند. در این پایان نامه پس از بررسی برخی فیلترهای طراحی شده با موجبر مجتمع شده در زیرلایه در سال های اخیر، فیلتر میان گذر باند x با محفظه های تشدید طراحی، شبیه سازی و برای اولین بار با استفاده از شبکه عصبی بهینه سازی شده و یک نمونه از این فیلتر ساخته می شود. نتایج شبیه سازی فیلتر بهینه شده با مشخصات اندازه گیری شده تطابق قابل قبولی دارند. مشخصات اندازه گیری فیلتر ساخته شده فرکانس مرکزی9.74ghz ، پهنای باند نسبی 4%، تلفات تعبیه ی1.4db و حداقل تلفات بازگشتی20db در باند عبور می باشد. ساختار دیگر طراحی شده در این پایان نامه فیلتر میان گذر باند x با پنجره های متقارن است. ابعاد این ساختار نیز با استفاده از شبکه ی عصبی بهینه سازی می شود. فرکانس مرکزی10.03ghz ، پهنای باند نسبی 13%، تلفات تعبیه ی 1.8db و حداقل تلفات بازگشتی20db در باند عبور، برای این فیلتر به دست می آید. باند عبور مزاحم فیلتر از فرکانس15.5ghz آغاز می شود. با تعبیه ی یک ساختار پایین گذر، بر روی صفحه ی زمین فیلتر طراحی شده، حداقل تلفات17db ، تا فرکانس41ghz در باند توقف فیلتر ایجاد می شود. پس از تعبیه ی ساختار پایین گذر، یک نمونه آزمایشگاهی از فیلتر ساخته شده است. نتایج ساخت و شبیه سازی به خوبی با یک دیگر مطابقت دارند. فیلترهای طراحی شده در این پایان نامه سبک، کم حجم و هزینه ساخت آن ها بسیار کم است و در بسیاری از سیستم های مخابراتی مایکروویو قابل استفاده و کاربرد می باشند.

در سال های اخیر آنتن یاگی یودا چاپ شده بر روی برد مدارچاپی به طور گسترده ای مورد بررسی قرار گرفته است. این نوع آنتن ها بدلیل خواص تشعشعی مناسب و پهنای باند وسیع در بسیاری از کاربردهای سیستم های مخابراتی مانند رادارهای پیشرفته، شبکه های مخابرات بیسیم و آرایه ها مورد استفاده قرار گرفته اند. در این پایان نامه یک آنتن شبه یاگی ریزنوار با استفاده از زیر لایه با ثابت دی الکتریک پایین طراحی، شبیه سازی و ساخته شده است. نتایج به دست آمده از طریق آزمایش تطابق مناسبی با نتایج شبیه سازی دارد. پهنای باند نسبی این آنتن در محدوده فرکانسی 7ghz تا 13ghz مقدار 60% اندازه گیری شده است. بهره شبیه سازی شده آن نیز در همین محدوده فرکانسی بین db 3/8 تا db 5/7 می باشد. برای طراحی و ساخت آرایه خطی یکنواخت از آنتن یاگی با شش عنصر، ساختار طراحی شده تک عنصری فشرده شده و ابعاد آن برای استفاده در آرایه تنظیم شده است. همچنین در شبکه تقسیم کننده توان آرایه برای بهبود پهنای باند و کاهش اثر تزویج بین خطوط آن از خطوط ریز نوار منحنی شکل استفاده شده است.نتایج اندازه گیری نشان می دهد آنتن آرایه طراحی شده دارای پهنای باند نسبی 51/8 % در محدوده ghz 7/35 تا ghz 12/5 می باشد. همچنین بهره شبیه سازی شده آن نیز در همین محدوده فرکانسی بین db 8/8 تا db 12 می باشد. نسبت تشعشع در راستای اصلی به تشعشع معکوس نیز در سراسر پهنای باند آن بیشتر از db 11/5 بوده است.

آنتن های تشدید کننده دی الکتریک با توجه به ویژگی های جذاب آن، در دو دهه گذشته توجه زیادی به خود جلب کرده اس ت. پهنای باند وسیع، وزن سبک، اندازه کوچک، تلفات هادی کم و توان بالا، آنتن های تشدید کننده دی الکتریک را در بسیاری از کاربردها به یک انتخاب مناسب نسبت به بقیه انواع آنتن ها از جمله آنتن های ریزنوار، که دارای تلفات هادی زیاد هستند، تبدیل م یکند. علاوه بر این، روش های تغذیه مختلفی نظیر: استفاده از پرو ب، شکاف، خط ریزنوار، موجبر و موجبر ه مصفحه برای تحریک آنتن تشدید کننده دی الکتریک وجود دارد. آنتن تشدید کننده استفاده در ،wlan دی الکتریک دارای کاربردهای متنوعی، از جمله ادغام به گوشی های تلفن همراه و مخابرات ب یسیم و غیره می باشند. rfid ، کاربردهای راداری ،(uwb) ایستگاه آنتن تلفن همراه، کاربردهای پهنای باند گسترده در این پایاننامه پس از معرفی و بررسی آنت نهای تشدید کننده دی الکتریک و موجبر مجتمع شده در زیرلایه، یک آنتن تشدید کننده دی الکتریک دو باندی دو قطبشی برای اولین بار با تغذیه موجبر مجتمع شده در زیرلایه و تزویج پروب، طراحی، شبیه سازی و پارمتر های تطبیق آن بهینه سازی شده است. در دو باند فرکانسی تنها از یک تغذیه استفاده شده ghz و f1=5/91 ghz است. نتایج شبیهسازی آنتن پیشنهادی نشان م یدهد که آنتن، دارای دو فرکانس تشدید در 1% می باشد. بهره ی آنتن در / 0% و 25 / 10 ، به ترتیب 85 db و پهنای باند امپدانسی برای ضریب انعکاس کمتر از f2=6/37 4/7 و راندمان تشعشعی 67 % و 87 % می باشد. dbi 3/7 و dbi فرکانس های تشدید به ترتیب ساختارهای دیگر طراحی شده در این پایان نامه آنتن پیشنهادی با طول پروب متفاوت برای رفع مشکل ساخت و همچنین آرای ههای دو عنصری و چهار عنصری خطی و صفح های می باشد. پهنای باند امپدانسی و بهره ی بیشتر، از نتایج استفاده از ساختار ها آرایه ای م یباشد. آنت نهای طراحی شده در این پایاننامه سبک، کم حجم در بسیاری از سیستم های مخابراتی بی سیم قابل استفاده و کاربرد می باشند.

در سال های اخیر ارتباطات بی سیم بدن محور? بخش مهمی از سیستم های ارتباطی نسل چهارم (4g) شده است. در این سیستم ها آنتن مورد نیاز که بر روی بدن نصب می شود، زیر لایه آن از جنس پارچه است و در طرح این نوع آنتن ها نکات خاصی را لازم است در نظر داشت. مفهوم الیاف های نساجی هوشمند از سال 1990 آغاز و پس از آن، تحقیقات روی پارچه های رسانا به سرعت گسترش یافته است. در این پایان نامه ساختار جدید آنتن ریزنوار مربعی با زیرلایه پارچه با شکاف های مناسب و با قطبش دایروی ارائه می شود. این آنتن توسط یک خط ریزنوار تغذیه شده و قابلیت کار در دو فرکانس 2.4ghz و 5.7ghz را دارد. ساختار پیشنهاد شده با نرم افزار hfss شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، پهنای باند امپدانسی برای ضریب انعکاس 10db-، برای باند اول و دوم به ترتیب 70mhz و 150mhz می باشد. حداقل ضریب انعکاس نیز 23db- در باند فرکانسی پایین تر و 24db- در باند فرکانسی بالاتر بدست آمده، که نشان می دهد تطبیق امپدانس مناسبی در هر دو باند برقرار است. پهنای باند نسبت محوری در باند اول و دوم به ترتیب 34mhz و 33mhz است. آنتن در باند اول دارای قطبش دایروی چپ گرد و در باند دوم دارای قطبش دایروی راست گرد است. اثر خم آنتن با شعاع های 40mm ، 30mm و 70mm نیز بررسی شده و نتایج به دست آمده نشان می دهد خم آنتن بر عملکرد آنتن تاثیر زیادی ندارد. هم چنین نتایج شبیه سازی های انجام شده نشان می دهند میزان انرژی جذب شده بدن (sar)، در فاصله 11mm آنتن تا فانتوم بدن انسان کمتر از حد استاندارد (sar=2.6w/kg برای هر 10g بافت) است.

در سال های اخیر یک نوع خط انتقال جدید با نام موجبرهای مجتمع شده در زیر لایه ( siw ) برای کار در فرکانسهای مایکروویو و امواج میلیمتری ارائه شده است. این نوع موجبر معایب ساختارهای میکرواستریپی و موجبری را نداشته و تقریباً مزایای هر دوی این ساختارها را دارد. از مهمترین مزایای این نوع خط انتقال ضریب کیفیت بالا، ساخت آسان و کم هزینه و سادگی اتصال به دیگر ساختارهای مسطح از جمله ساختارهای میکرواستریپی و مدارهای فعال مایکروویو می-باشند. لذا این نوع خط انتقال جایگزین مناسبی برای استفاده در سیستمهای مخابراتی امواج میلیمتری می باشد بطوریکه در طراحی و ساخت بسیاری از آنتن ها و ادوات مایکروویو کاربرد پیدا کرده است. در این رساله، استفاده از موجبرهای siw در طراحی و ساخت برخی آنتن های فشرده با انواع قطبش مختلف طراحی، شبیه سازی و برای یک نمونه ساخته شده مورد آزمایش قرار گرفته اند. ابتدا آنتن شیپوری نصف مد معرفی و نحوه تشعشع آن از دریچه نصف مد مورد بررسی قرار گرفته است. عملکرد تشعشعی این آنتن مشابه عملکرد آنتن شیپوری متداول است در حالی که ساختار فشرده تری نسبت به آن دارد. هم چنین آرایه دو عنصری و آرایه هشت عنصری برای کاربردهای رادارهای مونو پالس طراحی و شبیه سازی شده اند. برای ساخت آنتن های فشرده از روش hmsiw استفاده شده و آنتن های حفره ای با انواع قطبش خطی، دایروی و دو قطبشی طراحی، شبیه سازی و ساخته شده اند. نتایج به دست آمده از اندازه گیری نشان می دهد آنتن های ارائه شده دارای عمل کرد مشابهی مانند آنتن های ارائه شده در مقالات چاپ شده در سال های اخیر بوده، در حالی که ساختارهای پیشنهادی در این رساله فشرده تر می باشند. هم چنین یک آنتن جدید آرایه شکافی با استفاده از مفهوم آنتن های حفره ای ارائه و عمل کرد آن با آنتن های آرایه شکافی مرسوم مقایسه شده است. نتایج اندازه گیری نشان می دهد در محدوده خاصی از فرکانس، نحوه تشعشع آنتن پیشنهادی به صورت عرضی می باشد. علاوه بر این از روش hmsiw در طراحی یک آنتن نشتی فشرده استفاده شده و نتایح اندازه گیری نشان می دهد این آنتن عملکرد تشعشعی مناسبی در باند ku دارد.

دست¬یابی به ساختارهای تنظیم¬پذیر، به خصوص فیلترها، در بسیاری از سیستم¬های مخابراتی قابل¬حمل از اهداف مهم می¬باشد. طراحی و بررسی این ساختارها، نسبت به سایر ساختارهای مایکروویو، کمتر بررسی شده است. در سالهای اخیر با توجه به گسترش روزافرون استفاده از تلفن همراه و ماهواره نیاز به ترمینال هایی که قادر به پشتیبانی همزمان نسل دوم و سوم تلفن همراه و سیستم های ماهواره ای باشند، افزایش یافته است. در نتیجه برای رفع این نیازها از ایده ی فیلترهای قابل سوئیچ در سالهای اخیر استقبال شده است . فیلترهای قابل سوئیچ باعث کاهش پیچیدگی سیستم می شوند. این فیلترها همچنین از نظر اندازه مناسب تر بوده و تلفات کمتری نیز دارند. در ادوات مایکروویو معمولا از دیودهای pin و یا ترانزیستورهای اثر میدانی به عنوان سوئیچ استفاده می شود. افزودن سوئیچ به فیلتر، بسته به نوع و هدف طراحی ، آن را قادر به کار در دو یا چند باند فرکانسی مختلف خواهد کرد. علاوه بر آن فیلتر می تواند بین دو حالت روشن و خاموش تغییر وضعیت دهد. در این پایان نامه ابتدا انواع تشدید کننده های ریزنواری معرفی و خصوصیات آنها بررسی خواهد شد. در ادامه تشدید کننده ی امپدانس پله ای و حلقه باز به طور مفصل تری شرح داده می شوند و خصوصیاتی از قبیل فرکانس تشدید، هارمونیک های فرعی و ... در مورد این نوع خاص از تشدید کننده ها مورد بررسی قرار می گیرد. سپس توسط این تشدیدکننده ها دو فیلتر قابل سوئیچ طراحی و شبیه سازی شده است. سوئیچ مورد استفاده در اینجا دیود pin می باشد. در شبیه سازی ها از مدار معادل دیود در نرم افزار sonnet استفاده شده و اثرات بارگذاری دیود روی تغییر فرکانس مرکزی و تلفات عبوری فیلتر و همچنین اثر مدار بایاس دیود بررسی شده است. به منظور بررسی صحت شبیه سازی ها، فیلترهای میان گذر طراحی شده، ساخته و پاسخ فرکانسی آنها اندازه گیری شده و با نتایج مربوط به شبیه سازی مقایسه گردیده است که تطابق قابل قبولی دارند.