در این پایان نامه ساختارهای باند ممنوعه الکترومغناطیسی معرفی و مشخصات اصلی آنها شامل باند ممنوعه الکترومغناطیسی برای امواج سطحی و فاز انعکاس متغیر با فرکانس برای امواج مسطح بررسی شده است. همچنین انواع مختلفی از این ساختارهای مصنوعی و کاربرد آنها در بهبود عملکرد آنتن ها مورد مطالعه قرار گرفته است. سه روش اصلی شبیه سازی و تحلیل ساختارهای باند ممنوعه به منظور شناسایی مشخصات و تعیین بازه فرکانسی عملکرد آنها معرفی شده است. این روش ها که شامل نمودار پراکندگی، نمودار فاز انعکاس و روش انتقال مستقیم می باشند، پیاده سازی شده اند. در ادامه جهت بررسی اثر این ساختارها بر عملکرد آنتن، از یک ساختار باند ممنوعه به عنوان صفحه زمین آنتن دوقطبی استفاده شده است. در این حالت امکان عملکرد مناسب آنتن در فاصله ای کمتر از 1/0 طول موج، از صفحه زمین ایجاد می شود. عملکرد آنتن بر روی صفحه زمین باند ممنوعه، با صفحه زمین هادی الکتریکی کامل مقایسه شده و نتایج نشان دهنده db69/28 بهبود در تلفات بازگشتی و 6/6% بهبود پهنای باند فرکانسی تطبیق ورودی آنتن می باشد. سپس با ایجاد تغییراتی در طراحی ساختار باند ممنوعه اولیه، ساختار بهبود یافته ای با فرکانس کار پایین تر و در نتیجه ابعاد الکتریکی فشرده تر ارائه شده است. نتایج نشان دهنده آن است که این ساختار جدید با ابعادی مشابه ساختار اولیه، دارای فرکانس تشدیدی به میزان 3/15% کمتر از آن بوده و استفاده از آن به عنوان زمین آنتن سیمی، تلفات بازگشتی آنتن را به میزان db6 بیشتر از ساختار اولیه بهبود می بخشد. همچنین از ساختارهای باند ممنوعه الکترومغناطیسی به عنوان زیرلایه یک آنتن مایکرواستریپ مستطیلی استفاده شده و پهنای آنتن به میزان 5/17% بهبود داده شده است. برای شبیه سازی ساختارها از نرم افزار عددی ansoft hfss استفاده شده است.

در سال های اخیر تحقیقات بسیاری در زمینه ساختارهای زمین ناقص ( dgs) صورت گرفته است. ایده اولیه dgs از روی ساختار باند ممنوعه الکترومغناطیسی (ebg ) گرفته شده است. به طور کلی ساختارهای ebg از انتشار امواج الکترومغناطیسی در باند فرکانسی خاصی جلوگیری می کنند که در فصل اول مقدمه ای از این ساختارها بیان شده است. ساختارهای زمین ناقص متناوب یا غیرمتناوب خاصیت باند قطع با پهنای باند نسبتاً بالا در بعضی از فرکانس ها فراهم می آورند. به دلیل خاصیت باند قطع و عبور مناسب سلول های dgs، این ساختارها به طور وسیعی در انواع مختلف قطعات فعال و غیر فعال مایکروویوی از جمله: فیلترها، آنتن ها، تقسیم کننده های توان، تقویت کننده ها و تشدیدکننده ها کاربرد دارند. در فصل دوم مدار معادل دو پورتی dgs با استفاده از نتایج پارامترهای پراکندگی شبیه سازی شده ساختار با کمک نسخه 11نرم افزار hfss و نسخه 5 نرم افزار cst و تبدیل پارامترهای پراکندگی به پارامترهای ادمیتانس، استخراج شده است و سپس این مدار معادل به کمک نسخه 03/7 نرم افزار microwave office شبیه سازی شده است. بررسی نتایج شبیه سازیهای صورت گرفته، بیانگر تطابق نسبتاً خوب نتایج 3 نرم افزار می باشد. در فصل سوم، چهارم، پنجم از نگاه مایکروویوی، به طراحی و شبیه سازی فیلترهای پایین گذر، میان گذر، میان نگذر، هیبرید حلقوی dgs دار و افزایش ضریب تزویج در تزویج گر جهت دار خط مایکرواستریی با استفاده از ساختار زمین ناقص حلقوی جدا شده (srr-dgs) پرداخته و در فصل ششم از دید آنتنی، به بهبود مشخصات آنتن های مایکرواستریپ از جمله افزایش پهنای باند و فشرده سازی و همچنین طراحی آنتن های چندبانده با استفاده از dgs میپردازیم. در فصل هفتم به طراحی و مدل کردن ساختار dgs در فیلتر پایین گذر، با کمک شبکه های عصبی مصنوعی پس انتشار پیش روی چندلایه پرداختیم و مقادیر ابعاد dgs به دست آمده از شبکه عصبی پیشنهادی را با کمک نرم افزار hfss شبیه سازی کردیم و مشاهده کردیم هدف شبکه عصبی تقریباً مطابق با نتیجه شبیه سازی حاصل از hfss می باشد. کلیدوا‍‍ژه: آنتن های پچ مایکرواستریپ، ساختارهای زمین ناقص، شبکه های عصبی پس انتشار پیش رو چندلایه، فیلترهای dgs دار، هیبرید حلقوی dgs دار

در دهه گذشته، یک فناوری جدید بوجود آمد که توانست مشکل آنتن های میکرواستریپ در پهنای باند وسیع را برطرف سازد. در این تکنولوژی می توان با ترکیب بندیِ شکل جدیدی از زیرلایه ی آنتن های پَچ، یک باند ممنوع? فرکانسی از امواج الکترمغناطیسی را بوجود آورد. این کار باعث بهبود در بازدهی و پهنای باند آنتن های پچ و از طرفی باعث کاهش لوپ های تشعشعیِ کناری و کاهش سطوح تداخل در آنها می شود. این زیرلایه های، اصطلاحاً کریستال های فوتونی نامیده می شود.بلورهای فوتونی یک نوع ساختارهای تناوبی ساخته شده از مواد دی الکتریک، فلزی و یا ترکیبی هستند که در برخورد با سیگنال های الکترومغناطیس می توانند به عنوان یک باند فرکانسی ممنوعه قرار بگیرند و همانند یک فیلتر میان نگذر، از نفوذ و انتشار سیگنال موردنظر در یک باند ممنوعه خاص جلوگیری کند. به این صورت که امواج در داخل بلورهای فوتونی دچار یک تداخل ویرانگر شده و در نتیجه از انتشار باز می مانند. با استفاده از یک ساختار زیرلایه ای خاص بلور فوتونی و ترکیبی از اشکال مختلف آن، می توان مشکل امواج سطحی آنتن های پچ را برطرف نمود. به وسیله کاهش این عوامل بازدارنده با بلورهای فوتونی می توانیم از این آنتن های ذاتاً باند باریک، یک پاسخ پهن باند بدست آورد. رفتار بلورهای فوتونی باعث کاهش لوپ های جانبی می شود. کاهش این عامل سبب بهبود نسبت الگوی تابش جلو به عقب (front to back) و افزایش جهت دهی و بهره می شود و همچنین افزایش بازدهی تشعشعی و بازدهی کل آنتن ها را بدنبال دارد.

یکی از معایب آنتن های میکرواستریپ بهره پایین می باشد در تحقیقات صورت گرفته روشهای زیادی برای افزایش بهره ارائه شده است. از جمله این روشها می توان به موارد زیر اشاره کرد، ایجاد شکاف به اشکال مختلف در ساختار پچ، استفاده از ساختارهای فرکتالی، استفاده از آرایهها. یک روش دیگری که در جهت بهبود پارامترهای تشعشعی آنتن استفاده میشود، استفاده از ساختارهای باند ممنوعه الکترومغناطیسی میباشد. ساختارهای باند ممنوعهالکترومغناطیسی به طور مرسوم به صورت اجسام پریودیک در ماده و هادی فلزی (ودر بعضی مواقع غیرپریودیک) که از انتشار امواج الکترومغناطیسی در یک باند خاصی از فرکانس جلوگیری یا هدایت مینماید ساخته میشود. که به همین دلیل امواج سطحی مورد بررسی قرار گرفته شده است و با بررسی سطوح شیاردار نشان داده شده است که چگونه میتوان از انتشار امواج در یک بازه فرکانسی جلوگیری نماید. در فصل سوم به معرفی ساختارهای ebg و خصوصیات و انواع این گونه ساختارها پرداختیم در فصل چهارم نشان میدهیم که چگونه با استفاده از خصوصیات این ساختارها میتوان بهره آنتن را افزایش و تزویج بین عناصر آرایه را کاهش داد. و در فصل پنجم با طراحی ساختار ebg قارچی مناسب برای ثابت دیالکتریک 2/9?r= تاثیر آن بر روی بهره و سایر پارامترهای دیگر آن مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه با طراحی یک سلول جدید ebg بارگذاری شده با شکاف، ابعاد سلول و شعاع وایا به ترتیب %25 و %33 کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بهره آنتن میکرواستریپ بکار برده شده با این سلول جدید نسبت به ساختاری مشابه با سلول ebg قارچی-شکل اولیه علاوه بر فشردگی ابعاد الکتریکی، بهبود بهتری دارا می باشد. در انتها یک سلول فرامواد در فرکانس ghz5 طراحی، و در با قرار دادن آن در بالای آنتن میکرواستریپ با ساختار ebg بارگذاری شده با شکاف ، بهره آن به dbi403/9 افزایش می یابد. شبیه سازی ساختار ها توسط نرم افزار ansoft hfss صورت می گیرد. قسمت های کلیدی و مهم برای اطمینان از صحت نتایج از نرم افزار cst microwave studio نیز بهره گرفته شده است.