دستیابی به پوشش سیگنال در شبکه‎های بی سیم محیط انتشار بسته، با به کارگیری حداقل تجهیزات و به گونه ای مقرون بصرفه بسیار ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق، سعی بر آن است که محل بهینه آنتن های فرستنده در یک محیط بسته مشخص تعیین گردد، به نحوی که با استفاده از کمترین تعداد فرستنده پوشش مناسب سیگنال در تمام گیرنده ها فراهم آید. برای این منظور، ابزاری برای مدلسازی شبکه مخابراتی در یک محیط مشخص (rte ) در محیط نرم افزاری matlab ارائه شده است. سپس، تلفیقی میان rte و الگوریتم های بهینه سازی فراهم شده است. با استفاده از تلفیق حاصل، پس از معرفی تمام جزئیات موردنیاز در محیط انتشار، محل بهینه فرستنده ها در سه نوع ساختار شبکه های بی سیم محیط بسته: شبکه تک ورودی تک خروجی (siso )، شبکه چند فرستنده- چند گیرنده (mimo ) و شبکه با گیرنده های شاخه ای تعیین می شوند. علاوه براین، در ساختار siso با اعمال آنتن های جهت دار، جهت بهینه آنتن نیز تعیین می شود. در این تعیین محل (و جهت آنتن) بهینه از دو الگوریتم بهینه سازی متفاوت ذرات و ژنتیک استفاده می شود. در هر حالت با بکارگیری کمترین تعداد آنتن های فرستنده پوشش موردنظر در تمامی گیرنده ها حاصل می آید. در مسائل بهینه سازی فوق، با توجه به تعریف تابع برازندگی بهینه سازی بصورت تک هدفه و یا چندهدفه انجام می شود. با توجه به شبکه های موردبررسی شدت سیگنال دریافتی نرخ ارسال در تابع برازندگی لحاظ می شود. نتایج محل بهینه (و جهت آنتن ) فرستنده ها را در تمامی مسائل مطرح شده فوق معرفی می کنند. علاوه براین، مطالعه جامعی برروی پارامترهای موثر بر محل بهینه فرستنده ها انجام شده است.

نویز تصویر عامل ناخواسته ای است که علاوه بر اثر نامطلوب بر کیفیت تصویر، پردازش هایی نظیر فشرده سازی، لبه یابی و قسمت بندی تصویر را نیز مشکل می کند. از این رو حذف نویز به عنوان یکی از شاخه های مهم پردازش تصویر مطرح می شود. در این پایان نامه یکی از بهترین روش های حذف نویز با عنوان حذف نویز به روش تطبیق بلوک و فیلتر سه بعدی (block matching and three dimentional filtering: bm3d) جهت مطالعه و بهبود انتخاب شده است. این روش با استفاده از اصل درجه بالای همبستگی پیکسل های تصاویر دیجیتال، به بلوک بندی تصویر و تشکیل گروه هایی با بلوک های مشابه می پردازد. سپس با اعمال فیلتر سه بعدی بر هر یک از گروه های تشکیل شده، سعی در کاهش نویز دارد. هدف از این پایان نامه، بهبود روش حذف نویز مذکور، براساس بهبود الگوریتم گروه بندی استفاده شده در آن می باشد. در این تحقیق برای بهبود گروه بندی، روش های متعددی مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته اند. نتایج تحقیق نشان می دهد که برخی از روش های بررسی شده می توانند منجر به بهبود کارایی فرآیند حذف نویز به روش تطبیق بلوک و فیلتر سه بعدی شوند.

بدلیل قابلیت ارائه نرخ داده بالا در مخابرات برد کوتاه، استفاده از سیگنال های ضربه ای یک فن آوری در حال پیشرفت در سیستم های بی سیم می باشد. چگونگی انتشار سیگنال ضربه ای در محیط های مختلف، جهت مطالعه جامع این فن آوری حیاتی است. اگرچه روش اندازه گیری بهترین گزینه برای شناخت مشخصات کانال انتشار در این سیستم ها می باشد، این روش بسیار پر هزینه و زمان بر است. یک جایگزین مناسب برای این روش استفاده از شبیه سازی عددی محیط انتشار می باشد. اما هیچکدام از شبیه سازهای عددی کانال انتشار، که مبتنی بر پرتو هستند، قابلیت مطالعه یک محدوده فرکانسی را فراهم نمی کنند. روشی که در این پایان-نامه بکار برده شده است یک روش ترکیبی تجربی- شبیه سازی است تا هم از قابلیت دقت روش تجربی و هم از سادگی شبیه سازی استفاده نماییم. در این روش، از الگوی آنتن ساخته شده در فرکانس های مختلف در نرم-افزار شبیه سازی کانال استفاده می شود. برای بررسی غیریکنواختی کانال انتشار سیگنال ضربه ای از دید فرکانسی دو مطلب اساسی بررسی شد: اول آن که الگو آنتن با تغییر فرکانس تغییر می کند و دوم آن که خاصیت فرکانسی مواد نیز با تغییر فرکانس تغییر می کنند. در این تحقیق، تحلیل کانال انتشار سیگنال ضربه-ای برای محیط داخل ساختمان انجام می شود. نتایج نشان می دهند، برای ارائه یک مدل کانال انتشار ساده و کارا جهت سیگنال های ضربه ای، چگونه الگوی وابسته به فرکانس آنتن و یا رفتار متناسب با فرکانس مواد بکار رفته در کانال انتشار موثرند

فراماده ساختارهایی مصنوعی هستند که در سال های اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفتند. رفتار الکترومغناطیسی این ساختارها به گونه ای است که در مواد طبیعی مشاهده نمی شوند. یکی از خصوصیات غیر عادی این ساختارها ضریب گذردهی مغناطیسی منفی می باشد. اما مقدار منفی در محدوده فرکانسی خیلی باریکی اتفاق می افتد و این یکی از ضعف های بزرگ این ساختارها در کاربردهای عملی می باشد. در این پایان نامه ابتدا کلیاتی راجع به خصوصیات الکترومغناطیسی ساختارهای فراماده و روش های تحلیل وطراحی آنها بیان می گردد سپس روشی برای افزایش پهنای باند این ساختارها که مبتنی بر تشدیدگرهای حلقوی شکاف دار split ring resonators(srrs)) هستند ارائه گردیده است. ایده اصلی استفاده از چند srr مختلف در یک سلول واحد است. برای این منظور دو روش متفاوت ارائه شده است. 1) چرخش حلقه داخلی srr با زوایای مختلف. 2) تغییر ابعاد هندسی. همچنین اثر ترتیب قرار گیری srrهای مختلف در سلول واحد بر پهنای باند بررسی شده است. در پایان با استفاده از اندازه گیری صحت روش ارائه شده بررسی وتایید شده است.

هایدروفن ها، میکروفن هایی هستند که برای شنیدن صدای زیرِآب بکار می روند. در گذشته سیستم های مخابراتی زیرِآب تنها مبتنی بر هایدروفن های اسکالر بودند. بمنظور استفاده بیشتر از اطلاعات آکوستیکی داده دریافتی و بهبود موقعیت یابی منابع صوتی زیرِآب، هایدروفن های برداری معرفی شدند. این ادوات، از قرارگیریِ دو یا سه هایدروفنِ سرعت بصورت فشرده و عمود برهم در راستای محورهای مختصات کارتزین و یک هایدروفن فشارِ اختیاری تشکیل شده اند. قرارگیری هایدروفن های برداری در نزدیکی یا دور از سطوح منعکس-کننده ی سیگنال، چگونگی مشخصه ی سطح منعکس کننده و همچنین قرارگیری در میدانِ دور یا نزدیک منابع صوتی، در جهت یابیِ سیگنال های وارده تأثیر گذار است. از آنجایی که در بیشتر کاربردهای عملی هایدروفن های برداری در نزدیکی سطوح منعکس کننده قرار دارند، یکی از دستاوردهای این تحقیق، ترسیم الگوهای پرتوِ دریافتیِ هایدروفن برداریِ قرار گرفته در نزدیکی سطوح منعکس کننده و در میدان نزدیکِ منابع آکوستیکی می باشد. دستاورد دوم، مقایسه دقت عملکرد الگوریتم های تخمینِ جهتِ ورود برای آرایه ای یکنواخت و خطی از هایدروفن های اسکالر، جهتِ مطالعه مدلسازیِ این الگوریتم ها می باشد. دستاورد نهایی این تحقیق، جهت یابیِ سیگنال های وارده به هایدروفن برداریِ قرار گرفته در نزدیکی سطوح منعکس کننده، با استفاده از الگوریتم esprit می باشد، بعلاوه اینکه، کران های پایینِ کرامر رائوی زوایای فراز و افقی در ساختارهای مختلف هایدروفن های برداری که در آنها تعداد هایدروفن های سرعت و فشارِ بکار رفته متفاوت می باشد، در نزدیکی سطوح منعکس کننده، نمایش داده شده اند.

تشخیص و مدل سازی کانال های مخابراتی mimo همواره بخش حیاتی از تجزیه و تحلیل این سیستم ها بوده است. اگر چه مدل های گوناگونی برای این کانال های انتشار معرفی شده است، مدل های هندسی به دلیل سادگی و کارایی مناسب، و ارائه جزئیات کانال بسیار مورد توجه بوده است. در این تحقیق مدل های جدید بر پایه روش هندسی برای کانال های mimo پهن باند در محیط فضای باز به فضای بسته (o2i ) پیشنهاد شده است. در این مدل ها ترکیبی از پدیده های انتشار تک جهشی و دو جهشی استفاده می شود. علاوه بر این، تاثیر پراکنده کننده های موجود در فضای باز مطالعه می شود که این فرض باعث بهبود دقت مدل در کانال هندسی می گردد. در این تحقیق همچنین، مدلی هندسی برای کانال انتشار سیستم های نوین vmimo ارائه می شود. برای ساختارهای هندسی پیشنهاد شده در این پایان نامه، توابع همبستگی متقابل ( ccf)، در صورت امکان با بیان شرایطی، به شکل بسته ریاضی به دست می آید. توابع همبستگی به دست آمده به پارامترهای مختلفی همچون فاصله بین ایستگاه پایه ( bs) و کاربر ، فاصله المان های آنتن در ایستگاه پایه و کاربر، سمت گیری آنتن ها، اختلاف فرکانس و برخی فواصل مشخص شده بر روی ساختارهای پیشنهادی در هر مورد وابسته اند. برای ارزیابی و مقایسه نتایج حاصل شده، مقادیر عددی توابع همبستگی و ظرفیت را با استفاده از نرم افزار ( rps) برای کانال انتشار دانشکده برق و کامپیوتر دانشگاه سیستان و بلوچستان به دست آورده و پارامترهای مناسب مربوط به توزیع پراکنده کننده ها در محیط انتخاب می شود. بدین ترتیب با تنظیم پارامترها مدلی هایی هر چه دقیق تر برای آزمایش، طراحی و تحلیل سیستم های مخابراتی باند وسیع و محاسبات ظرفیت کانال های mimo، خصوصا برای شبکه های lte که ما در فرضیات موجود در کل تحقیق در نظر می گیریم، ارائه می شود.

آشکارسازی موج الکترومغناطیس ورودی در نانوآنتن کربنی بر اساس تشعشع الکترونی نانوتیوب کربنی در فرکانس رزنانس انجام می گیرد. تشعشع الکترونی با اعمال ولتاژ بایاس الکترواستاتیکی مشخصی، که به ساختار فیزیکی نانوتیوب بستگی دارد، صورت می گیرد. در این تحقیق، ابتدا بدون اعمال موج الکترومغناطیس ورودی و تنها با در نظر گرفتن میدان الکترواستاتیکی ناشی از ولتاژ بایاس، به بررسی تاثیر مشخصه های مکانیکی و الکتریکی نانوتیوب در عملکرد آنتن می پردازیم. شبیه سازی نانوآنتن کربنی نشان می دهد که افزایش ارتفاع یا کاهش شعاع باعث افزایش فرکانس رزونانس می گردد. چون تشعشع الکترونی بدست آمده از یک نانوتیوب کربنی بسیار ضعیف است، بنابراین آرایه ای از نانوتیوب های کربنی برای افزایش تشعشع الکترونی استفاده می شود. بررسی تاثیر نیروی الکترواستاتیکی نانوتیوب های آرایه بر روی هم و نهایتا بر روی میزان تشعشع الکترونی نشان می دهد که با افزایش تعداد عناصر آرایه تشعشع الکترونی در مرکز آرایه کاهش می یابد. در ادامه تحقیق، با اعمال موج الکترومغناطیس ورودی، به بررسی عملکرد نانوآنتن کربنی از نظر دامنه جابجایی مکانیکی نانوتیوب، پاسخ فرکانسی آنتن و میدان الکتریکی القاء شده ناشی از اعمال ورودی پرداخته شد. همچنین، تاثیر افزایش عناصر آرایه و توزیع آماری طول نانوتیوب ها روی معیارهای عملکرد فوق ارائه گردید. نتایج حاصل از این تحقیق می تواند به طور موثر در طراحی و ساخت نانوآنتن های کربنی آرایه ای مورد استفاده قرار گیرد.

تشدیدگر میکروالکترومکانیکی قطعه ی نوسانگر بسیار کوچکی است که قابلیت مجتمع سازی با مدارهای cmos را دارا می باشد. این قطعه با داشتن ضریب کیفیت بزرگ، مصرف توان اندک و ضریب دمایی فرکانس مناسب، جایگرین مناسبی برای تانک های lc داخل تراشه که مجتمع می شوند اما ضریب کیفیت کوچک دارند وکریستال کوارتز که ضریب کیفیت بزرگ دارد اما مجتمع نمی شود در نوسان سازها و فیلترها می باشند. در این پایان نامه، یک تشدیدگر میکروالکترومکانیکی شبیه سازی شد و تاثیر اندازه ها و پارامترهای دیگر قطعه بر خروجی های آن از قبیل: فرکانس تشدید، ولتاژ شکست و جریان خروجی مورد بحث و بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتیجه های شبیه سازی، یک تشدیدگر دوسرثابت 16 مگاهرتزی با استفاده از مواد پلی سیلیکن ،کربن (بی شکل) و دی اکسید سیلیکن طراحی شد. در این طراحی تشدیدگرکربن کمترین درازا را با مقدار ?m 1/24 و تشدیدگر دی اکسید سیلیکن کمترین حساسیت دمایی را با مقدار ppm?? 15- دارا بود. بیشترین اندازه ضریب کیفیت مربوط به تشدیدگر پلی سیلیکن با مقدار 1850 بدست آمد. جهت افزایش ضریب کیفیت ترموالاستیک، شکاف هایی عمود بر راستای نوسان تیر در تیر ایجاد شد تا به کمک آن ها از تزویج مد گرمایی به مد مکانیکی جلوگیری شود. مکان شکاف ها بیشتر در جایی است که تیر بیشترین کرنش را دارد، با بلندتر شدن درازای تیر، ایجاد شکاف در مکان هایی که کرنش زیاد نیست موجب افزایش ضریب کیفیت ترموالاستیک می شود.

با گسترش ارتباطات و مخابرات راه دور، نیاز به استفاده از آنتن های انعطاف پذیر و با کارایی بالا در شبکه های مخابراتی بیش از پیش برجسته می شود. در میان آنتن های به کار گرفته شده برای انتشار امواج الکترومغناطیسی در فواصل دور، آنتن های انعکاسی بشقابی به دلیل بهره بالا و پهنای باند گسترده ای که دارند به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرد. چنین آنتن هایی نسبت به دیگر آنتن ها دارای ابعاد بزرگی هستند. از آنجا که گاهی نیاز است آنتن های انعکاسی با چندین ایستگاه مخابراتی در ارتباط باشند، برای تنظیم راستای انتشار امواج الکترومغناطیسی در جهت مطلوب، مجموعه آنتن، تغذیه و سامانه نگهدارنده به طور مکانیکی به وسیله موتور های گردان چرخانده می شود. در چنین حالتی مشکلات متعدد مکانیکی و کنترلی وجود خواهند داشت. علاوه براین، سرعت جاروب راستای انتشار امواج در فضا به کندی انجام می شود. آنتن های آرایه ای فاز شده بدلیل انعطاف پذیری آن در مشخصه های آنتن به خصوص جهت دهی پرتو و بهره بالای آن به تنهایی بعنوان یک طرح جایگزین پیشنهاد شده است. اما برای رسیدن به بهره بالاتر با حفظ دیگر مشخصات آنتن آرایه ای ایده استفاده از آنتن های آرایه ای به عنوان شبکه تغذیه در آنتن های انعکاسی مطرح می شود. با استفاده از آنتن آرایه ای به عنوان تغذیه در آنتن های انعکاسی می توان جهت دهی پرتو را به طور الکترونیکی انجام داد، به عبارتی بدون چرخش مکانیکی مجموعه آنتن جهت انتشار امواج را در یک زاویه فضایی جاروب داده شود علاوه براین، قابلیت کنترل سطح گلبرگ های کناری، پهنای پرتو و دیگر مشخصه های این آنتن ترکیبی وجود خواهد داشت. در این پروژه، ابتدا اثبات کارکرد چنین طرحی توسط نرم افزار شبیه ساز cst بررسی می شود، سپس ایده استفاده از آرایه فاز شده جهت تغذیه در آنتن های انعکاسی بصورت ریاضی تحلیل شده و مولفه های میدان های الکتریکی و مغناطیسی بدست می آیند. علاوه براین، کارایی انواع آرایه های خطی با وزن دهی غیرخطی مرسوم در تغذیه آنتن انعکاسی مورد مطالعه قرار می گیرند. با استفاده از نرم افزار matlab الگوی انتشار امواج الکترومغناطیسی بازتابشی بررسی می شود و همچنین در محیط نرم افزار feko شبیه سازی می گردد. در نهایت با معرفی آرایه تغذیه بهینه با استفاده از روش جستجوی کامل، مولفه های شکل پرتو آنتن مطابق دلخواه، کنترل می شود.

چکیده: اثر تزویج متقابل بین المان¬های آنتن یک چالش بزرگ برای آنتن¬های آرایه¬ای می باشد و زمانی که ابعاد آنتن می¬بایست کوچک باشد این اثر بیشتر پدیدار می¬شود. اگر ما نیاز به کوچک¬سازی آنتن داشته باشیم لازم است با ارائه¬ی تکنیک¬هایی اثر تزویج متقابل را به حداقل برسانیم. یکی از تکنیک¬هایی که برای کاهش اثر تزویج متقابل مطرح است، استفاده از عناصر پارازیتی می¬باشد. هر المان، غیر از خود آنتن¬های فعال¬¬، که در میدان نزدیک آنتن¬های آرایه¬ای قرار می¬گیرد به عنوان عنصر پارازیتی تعریف می¬شود. از جمله عناصر پارازیتیک می¬توان به ساختارهای فرامواد اشاره کرد. در این تحقیق به طور خاص یک نوع آنتن هم¬موقعیت که برای سیستم¬های چند وروی چند خروجی (mimo ) طراحی شده، بررسی می¬گردد و با استفاده از ساختارهای فرامواد موجود، اثر تزویج متقابل را در این آنتن کاهش می دهیم که این کار با استفاده از حلقه¬های srr انجام می¬شود. سپس هم¬موقعیتی آنتن بهبود داده شده را با نرم افزارcst بررسی می¬کنیم. علاوه بر این، پارامترهایی از آنتن که روی خصوصیات تشعشی آنتن موثرند، بررسی می¬شوند. در نهایت با استفاده از الگوریتم بهینه¬سازی ژنتیک که در نرم¬افزار matlab برنامه¬نویسی شده، ساختار آنتن بهبود داده شده را بهینه¬سازی می¬کنیم. برای این¬کار، دو نرم افزار hfss و matlab را تلفیق خواهیم کرد¬. این بهینه¬سازی برای اهداف مختلفی طراحی می¬شود که شامل کاهش اثر تزویج متقابل، در یک فرکانس روزنانس مشترک و نیز فرکانس تشدید هر المان به طور مستقل می¬باشد. کلمات کلیدی: آنتن¬های آرایه¬ای- آنتن¬های هم¬موقعیت- اثر تزویج متقابل- شبکه mimo - الگوریتم ژنتیک

شبکه های حسگر نسل جدیدی از شبکه ها هستند که به طورمعمول، از تعداد زیادی گره ارزان قیمت تشکیل شده اند و ارتباط این گره ها به صورت بی سیم صورت می گیرد. بسته به نوع کاربرد،شبکه های حسگر تقسیم بندی های گوناگونی دارند.یکی از شاخص ترین این تقسیم بندی ها ،معرفی دو گروه شبکه حسگر با مدیریت مرکزی و شبکه حسگر با مدیریت توزیع شده می باشد.در نوع اول گره ها اطلاعات را جمع آوری کرده و به گره مرکزی ارسال می کنند ،در حالی که در نوع دوم اطلاعات به صورت توزیع شده در تمام گره ها بروز می شوند. در این پایان نامه هدف طراحی و ساخت یک شبکه حسگر گسترده بر ای جمع آوری اطلاعات موقعیت مکانی گره ها بوده، به نحوی که تمامی گره ها از موقعیت مکانی همدیگر آگاه می شوند. برای این منظور نرم افزاری نیز برای شبکه حسگر طراحی و اجرا شده که بر پایه پروتکل انتشار مستقیم (directed diffusion) می باشد. این شبکه حسگر برروی چند طرح کاربردی پیاده سازی شده و نتایج بدست آمده نقاط قوت و ضعف سخت افزار و نرم افزار شبکه حسگر توزیع شده را نشان می دهد