مسئله اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه بر روی خطوط انتقال قدرت بالای سطح زمین موضوع بسیاری از تحقیقات می باشد. این مسئله از آن جهت حائز اهمیت می باشد که این اضافه ولتاژ می تواند باعث بروز آسیب به ادوات و نیز اختلال در برقرسانی به مشترکین شود. در ارزیابی اضافه ولتاژ صاعقه پارامترهای مختلفی دخیل هستند، که احتساب همه آنها باعث پیچیدگی زیاد مسئله می شود. لذا در روشهای ارائه شده بوسیله محققان، فرضیات مختلفی لحاظ شده و با ساده سازی های صورت گرفته مسئله حل شده است. ضمن آنکه روشهای تحلیلی و حل مستقیم بسیار سخت و زمانبر بوده و روش های عدی نیز به به نوبه خود با مشکلات زیادی روبرو می باشند. ارزیابی دقیق اضافه ولتاژ صاعقه مستلزم محاسبه میدان های الکترومغناطیسی صاعقه در طول خط می باشد. همچنین عکس العمل خط انتقال و رفتار برقگیر و سیستم زمین نیز باید به درستی تحلیل شود. که در این پایان نامه رفتار خط انتقال در حوزه فرکانس بررسی و مدلسازی شده است. بدین صورت که ادمیتانس ورودی خط انتقال تک سیمه که در حوزه فرکانس در مختصات قطبی دارای یک حرکت دایروی می باشد با استفاده از تئوری فازی مدلسازی شده است. ضمن آنکه بدون استفاده از تقریب های نادرست و با استفاده از دیتای اولیه دقیق اثر پارامترهای مختلف نیز لحاظ شده است. همچنین با حفظ دقت زمان شبیه سازی نیز کاهش یافته و با استفاده از قابلیت های منطق فازی تحلیل ها و تفسیرهای مهمی نیز از پارامترهای موثر بدست آمده است. علاوه بر ادمیتانس ورودی خط انتقال، جریان القایی روی خط و همینطور ادمیتانس هارمونیکی سیستم زمین متشکل از راد نیز به طور اجمالی بررسی شده است. در پایان نیز نشان داده شده است که با استفاده از این روش می توان برای خطوط انتقال متشکل از چند هادی هم اثر کوپلینگ بین هادی های یک خط را نیز مدلسازی نموده و به مدل کاملتری دست یافت.

سیستم زمین به مجموعه ای از هادیها با ساختارهای متفاوت اطلاق می شود که در خاک قرار داده می شوند؛حفاظت از تجهیزات، ایمنی انسان در برابر برق گرفتگی، جلوگیری از اضافه ولتاژهای ناخواسته و آسیب دیدن تجهیزات hv و مبنا بودن برای ولتاژ صفر را پدیده های گذرا مانند صاعقه و کلیدزنی بر عهده سیستم زمین است. در روشهای عملی فعلی با استفاده از روشهای مرسوم مقدار امپدانس dc زمین که همان مقدار اهمی است اندازه گیریو ثبت می شود در حالی که جریان صاعقه با توجه به نوع شکل موج آن شامل فرکانسهای مختلفی است که امپدانس سیستم زمین متفاوت از آنچه گفته شد خواهد بود و دانستن مقدار این امپدانس جهت حفاظت و تحلیل شبکه حائز اهمیت فراوان است. برای محاسبه امپدانس زمین روشهای مختلفی ارائه شده است که آخرین روشهای مذکور شامل روش مداری، خط انتقال و الکترومغناطیسی می باشد. در دو روش اول با استفاده از فرضهای ساده شونده و با تقریب مسئله حل می شود در حالی که در روش الکترومغناطیسی با روش دقیق محاسبه انجام می شود.لازم به ذکر است روشهای تحلیلی و حل مستقیم بسیار سخت و زمانبر بوده و روش های عددی نیز به به نوبه خود با مشکلات زیادی روبرو می باشند. در این پایان نامه رفتار سیستم زمین در حوزه فرکانس بررسی و با استفاده از یک شیوه جدید مدلسازی شده است. بدین صورت که امپدانس سیتم زمین در حوزه فرکانس اندازه گیری و یا محاسبه می شود واین اطلاعات دقیق با استفاده از روش تطبیق بردار،به یک تابع ریاضی منطبق بر پاسخ تبدیل می شود و نهایتا مدلی مداری و منطبق بر پاسخ اصلی به دست می آید. مدل به دست آمده کاملا دقیق بوده با مدل مداری به دست آمده توسط روشrlc متفاوت است وقابلیت وارد کردن در نرم افزار های تحلیل حالت گذرا (مانند emtp)را دارد.

سیستم زمین به مجموعه ای از هادیها با ساختارهای متفاوت اطلاق می شود که در خاک قرار داده می شوند تا حفاظت از تجهیزات، ایمنی انسان در برابر برق گرفتگی، جلوگیری از اضافه ولتاژهای ناخواسته و آسیب دیدن تجهیزات hv را بر عهده بگیرد و از طرفی مبنا بودن برای ولتاژ صفر در پدیده های گذرا، مانند صاعقه و کلیدزنی بر عهده سیستم زمین است. اهمیت مقاومت زمین از آن جهت است که نقش مهمی در حفاظت از سیستم قدرت بر عهده دارد لذا مقدار آن را اندازه گیری می کنند تا از یک مقدار استاندارد مشخص در هر سیستمی تجاوز ننماید. در روشهای عملی فعلی با استفاده از شیوه های مرسوم مقدار امپدانس dc زمین که همان مقدار اهمی است اندازه گیری و ثبت می شود در حالی که جریان صاعقه با توجه به نوع شکل موج آن، شامل فرکانسهای مختلفی است که امپدانس متفاوتی از آنچه گفته شد از خود نشان می دهد و دانستن مقدار این امپدانس جهت حفاظت شبکه حائز اهمیت فراوان است. برای محاسبه امپدانس زمین روشهای مختلفی ارائه شده است که آخرین روشهای مذکور شامل روش مداری، خط انتقال و الکترومغناطیسی می باشد. در دو روش اول با استفاده از فرضهای ساده شونده و با تقریب، مسئله حل می شود در حالی که در روش الکترومغناطیسی با روش دقیق، محاسبه انجام می شود. لازم به ذکر است روشهای تحلیلی و حل مستقیم بسیار سخت و زمانبر بوده و روش های عددی نیز به به نوبه خود با مشکلات زیادی روبرو می باشند. در این پایان نامه رفتار سیستم زمین در حوزه فرکانس بررسی و با استفاده از یک شیوه فازی جدید مدلسازی شده است. بدین صورت که امپدانس سیستم زمین که در حوزه فرکانس در مختصات قطبی دارای یک حرکت دایروی می باشد با استفاده از تئوری فازی مدلسازی شده است. ضمن آنکه بدون استفاده از تقریب های نادرست و با استفاده از داده اولیه دقیق به دست آمده از روش الکترومغناطیسی، اثر پارامترهای مختلف مانند شعاع میله زمین و مقاومت ویژه زمین نیز لحاظ شده است. همچنین با حفظ دقت زمان شبیه سازی نیز کاهش یافته و با استفاده از قابلیت های منطق فازی تحلیل ها و تفسیرهای مهمی نیز از پارامترهای موثر بدست آمده است.

این پایان نامه از فصول زیر تهیه شده است: فصل اول پایان نامه ، مربوط به مدل خط انتقال آنتن های مایکرواستریپ می باشد که جهت تحلیل آرایه آنتنی بکار گرفته شده است. فصل دوم ، مربوط به روش طراحی ‏‎lna‎‏ استفاده شده در پروژه می باشد و فصل سوم مربوط به انواع شیفت دهنده های فازی و روش طراحی شیفت دهنده فازی از نوع انعکاسی است و بالاخره فصل چهارم مربوط به روش طراحی هایبرید 180درجه جهت ایجاد خروجیهای مجموع و تفاضل می باشد. هر کدام از قسمتهای بالا توسط نرم افزار ‏‎matlab‎‏ شبیه سازی شده و نتایج در فصل پنجم پایان نامه آمده است.