هدف از حل یک مسأله پراکندگی معکوس، تعیین پارامترهای محیط مجهول با استفاده از تابش موج به آن واندازه گیری امواج پراکنده شده می باشد. در این پایان نامه، مسأله پراکندگی معکوس در حوزه زمان و در حالت سه بعدی مورد بررسی قرار می گیرد. دو مشکل عمده این نوع مسائل ، غیرخطی و بدرفتار بودن آنهاست که به طور کامل تشریح شده و راهکارهای مقابله با آنها بیان می شود. امروزه مسائل پراکندگی معکوس اغلب با روش های بر مبنای بهینه سازی بررسی می شوند. ابتدا روش بهینه سازی تاگوچی را معرفی می کنیم وسپس با توضیح روش عددی در حوزه زمان fdtd و حل مستقیم مسئله با این روش و مشخص کردن مجهولات مسئله، در یک فرایند بهینه سازی، سعی می گردد که این پارامترهای مجهول به نحوی تعیین شوند که تابع هزینه فرایندبهینه سازی که اختلاف میان میدان های الکترومغناطیسی ناشی از شبیه سازی و اندازه گیری را نشان می دهد، کمینه گردد. مسئله را به صورت مستقیم با نرم افزار شبیه ساز cst نیز حل می کنیم تا منبع مقایسه ای خوبی برای حل با روش عددی fdtd باشد . در هر دو روش ما اندازه و فاز پارامتر s_21 را محاسبه می کنیم و نمودارها یشان را با هم مقایسه می کنیم. در نهایت ما دو مسئله موجبر مستطیلی با ابعاد محدود که با مواد دی الکتریک پر شده را به صورت سه بعدی حل می کنیم و ضریب دی الکتریک مواد داخل موجبر و مکان آنها را بدست می آوریم.

رفلکتور آنتن ها را می توان بر اساس نوع پترن، نوع سطوح رفلکتور ها ونوع فید طبقه بندی کرد. از دسته ی بیم، بیم های باریک مشهورتر میباشد و برای ارتباطات مایکروویو نقطه به نقطه وتله متری استفاده می شود. اخیراً رفلکتورهای ماهواره ای با پترن های دیگر هم چون بیم کانتور(شکل داده شده) و بیم چند گانه ساخته شده اند. عملکرد آنتن های رفلکتوری را بدون دانستن شکل فید نمی توان به درستی امتحان کرد. هورن یا فید های موج بری در یک مد خالص عمل می کنند اما به هر حال برای اخترشناسی وارتباطات بین ایستگاه های زمینی و ماهواره ای نیازمند فید های جدید وکارآمد تری برای روشن سازی رفلکتور های فرعی واصلی هستیم. برای مثال فید های با مد هیبرید(ترکیب میدان های te و tm ) فید های موثرتری با توزیع میدان مطلوب روی رفلکتور است. نکته ی دیگر در مورد فید ها ،پلاریزاسیون متعامد است که حالت مطلوب با کاهش این کمیت به دست می آید. [13]. خصوصیات دقیق این آنتن ها را می توان در معادلات انتگرالی بیان کرد و سپس با استفاده از روش ممان به طور عددی حل نمود. اگر چه این تکنیک بسیار دقیق است اما نیازمند زمان زیاد و کامپیوتر پرسرعت است. برای بالا بردن بهره آنتن های دو رفلکتوری باید توزیع فاز و دامنه برای میدان الکترومغناطیسی در روزنه ی آنتن یکنواخت باشد. کنترل توزیع دامنه وفاز فقط زمانی ممکن است که حداقل سطح دورفلکتور ،تشعشع فید را به داخل روزنه ی مطلوب انتقال دهند[13]. یک پنچره ی شفاف با چگالی روشنایی یکنواخت نیازمند یک ترکیب رفلکتوری آفست بدون انسداد است واین در سیستم دو رفلکتوری متقارن محوری، به علت وجود رفلکتور فرعی در جلوی رفلکتور اصلی، وجود ندارد. اما به هر حال این نوع آنتن ها ساده تر هستند ودر نتیجه هزینه ساخت پایین تری دارند. برای آنتن های رفلکتوری با قطر کم از روش ممان برای تحلیل استفاده می شود اما با بالا رفتن قطر، هم زمان از روش های ترکیبی هم چون نورفیزیکی وممان استفاده می شود [13]. در فصل اول روش های متعارف برای تحلیل آنتن های دورفلکتوری ذکر شده است. نکته ی قابل توجه این است که این روش ها ودقیق بودن آنها به ابعاد دو رفلکتور(نسبت به طول موج) بستگی دارد. در دیش های با قطر کوچکتر از 20 طول موج، این روش های ذکر شده از دقت پایینی برخوردار هستند. در فصل دوم پس از بررسی آنتن های کاسگرین وگرگوریان به مطالعه ی ساختار این نوع آنتن ها می پردازیم. ساختار این نوع آنتن ها با استفاده از نور هندسی بررسی شده اند. بهره ی این آنتن ها در برخی موارد به حدود %90 می رسد اما با استفاده از شکل دادن سطوح رفلکتور ها می توان حتی به بهره ی حدود % 98 (در دیش های بزرگ) نیز رسید. در ادامه ی فصل دوم برخی از رفلکتورهای شکل داده شده بررسی شده اند. نوع دیگری از آنتن های دورفلکتوری که در فصل دوم به طور خلاصه بررسی شده اند، آنتن های دورفلکتوری با رفلکتورآرایه ای به عنوان رفلکتور فرعی است. پیکربندی آنتن براساس یک رفلکتور آرایه ای فرعی است که باعث بهبود پهنای باند می شود. در فصل سوم ابتدا با ساختار آنتن های دیلگاید آشنا شده و سپس روش های تحلیل آن ها را بررسی خواهیم کرد. پس از آن آنتن را طراحی نموده و شبیه سازی می کنیم. نهایتاً در فصل چهارم نتایج اندازگیری ها روی این آنتن آورده شده است

هدف اصلی در این پروژه طراحی یک فیلتر میان گذر استریپ لاین فراپهن باند با استفاده از ساختار چندلایه می باشد. ویژگی بارز این فیلتر، ابعاد کوچک، وزن کم، هزینه کم و تزویج زیاد بین رزوناتورها به دلیل به کارگیری بعد سوم در طراحی است. نحوه طراحی بدین صورت است که ابتدا یک فیلتر بالاگذر طراحی شده و با توجه به پاسخ پریودیک فیلترهای بالاگذر المان گسترده، فیلتر میان گذر مطلوب از آن استخراج می شود. فیلتر مورد نظر جهت طراحی یک فیلتر میان گذر دارای باند عبور 2 تا 18 گیگاهرتز (1:9) است که برای شروع، ابتدا یک فیلتر بالاگذر با فرکانس قطع 2 گیگاهرتز طراحی می شود. همچنین برای از بین بردن هارمونیک های بعدی ساختار از یک فیلتر پایین گذر با فرکانس قطع در حدود 18.5 گیگاهرتز در ابتدای ساختار استفاده شده است. در ادامه با بکارگیری روش حداقل مربعات و الگوریتم ژنتیک، مقادیر پارامترهای فیزیکی فیلتر جهت دست یابی به پاسخ فرکانسی مطلوب بدست می آیند. تلفات بازگشتی این فیلتر در تمام باند عبور کمتر از -7 db و تلفات عبوری در باند قطع کمتر از -30 db خواهد بود. دی الکتریک به کار گرفته شده در این فیلتر، دی الکتریک rtduroid 5880 با ثابت دی الکتریک 2.2 و تانژانت تلفات 0.0009 استفاده شده است. ضخامت لایه های پایین و بالای آن31 mil و ضخامت لایه میانی 5 mil می باشد. جنس رسانای این ساختار مس با ضخامت 17.5 ?m است.

جذب کننده های کامل بر اساس فرامواد کاربردهای بسیاری دارند. جذب کامل با حذف کامل انرژی منتقل شده و بازتاب شده و اتلاف همه ی انرژی تابیده شده توسط فرا اتم های جذب کننده شناخته می شود. در این جا نشان می دهیم که چگونه از ورقه های گرافن به عنوان بلوک های سازنده برای جذب کننده ی کامل استفاده کنیم. سپس یک فرا اتم جذب کننده بسیار نازک که در یک فاصله ی مناسب از یک صفحه ی زمین فلزی قرار گرفته است را بررسی می کنیم. ما نشان می دهیم که کاربردی بودن چنین قطعه ای قابل درک است و به طور صحیح توسط مدل فبری-پروت توضیح داده شده است.بعد از فرمول بندی آنچه برای جذب کننده ی کامل از نقطه نظر ضریب هدایت سطحی نیاز داریم، ویژگی های ماده ی سیمی گرافنی و فرامواد توری گرافنی و ساختارهای دیگر از جمله ساختار دایروی و بیضوی و هشت پر و ... را بررسی خواهیم کرد و هردو جذب کننده های قابل تنظیم باریک باند و پهن باند را نشان خواهیم داد.در طرح های پیشنهادی به طور ملموسی بر مشخصات جذب کننده ها کنترل خواهیم داشت و مشاهده می گردد با استفاده از ساختارهای متامتریال افزایش چشم گیری در پهنای باند خواهیم داشت.