در این پایان نامه فرآیند طراحی بهینه، بر روی ساختار مایکرواستریپ توسط روش عددی کمترین مجموع مربعات انجام شده است. در اینجا روش کمترین مجموع مربعات برای فیلتر سنجاقی میان گذر بر اساس خطوط انتقال چند هادی موازی توسعه داده شده است. در ابتدا ماتریس انتقال کل فیلتر بر حسب ابعاد هندسی به صورت پارامتری بدست می آید. در بدست آوردن ماتریس انتقال کل فیلتر اثرات تزویج خطوط مجاور، غیرمجاور، خم ، خطوط بین خم ها و همچنین اثرات پاشندگی در نظر گرفته شده است. در ادامه افت عبوری پارامتر های پراکندگی فیلتر بدست می آید. در انتها یک تابع خطا بر اساس بهینه کردن افت عبوری در باند عبور، گذر و توقف فیلتر تعیین شده است. برای بررسی و بهبود نتیج? روش کمترین مربعات از نرم افزارهای الکترومغناطیسی موجود استفاده شده است. در این روش امکان داشتن تطبیق امپدانس ورودی و خروجی به طور همزمان وجود دارد.خاصیت پایین گذری صاف ساختار زمین ناقص تشدید کننده حلقه مربعی و مشخصه خیلی باریک در فرکانس تشدید به علت داشتن نقطه صفر عبوری تابع بیضوی دلیل انتخاب این ساختار بوده است. برای حذف پاسخ ناخواسته فیلتر سنجاقی، شکل تشدید کننده حلقه مربعی از صفحه زمین زیر خطوط فیلتر برداشته شده است.یک نمونه استاب شعاعی دوتایی نیز به همین روش(کمترین مربعات) طراحی شده است. و کیفیت آن توسط نرم افزارهایی همچون hfss، cst ، awr مقایسه شده و مدل مداری آن ارایه شده است. به نظر می رسد ساختار ارایه شده روش مناسبی به جهت حذف پاسخ ناخواسته برای فیلتر های میان گذر باشد.

در این پروژه به طراحی، ساخت و شبیه سازی فیلتر خط شانه ای میانگذر مایکرواستریپ در باند s می پردازیم. طراحی فیلتر خط شانه ای به روش کلاسیک در محیط ناهمگنی نظیر مایکرواستریپ بخاطر اثر تزویج خطوط غیر مجاور و وجود ثابت های فاز متفاوت باعث تفاوت بین نتایج حاصل از تیوری و عمل می گردد. در این پروژه روش جدید برای طراحی فیلتر خط شانه ای در محیط های ناهمگنی نظیر مایکرواستریپ بر اساس روش کمترین مربعات و بر پایه حل معادلات انتقال ارایه گردیده است. در این روش اثر تزویج بین خطوط مجاور، ثابت های فاز مختلف و پاشندگی ملحوظ می شود. همچنین در این روش می توان امپدانس بار و منبع دلخواه بکار برد. نتایج حاصل از این روش جدید همخوانی خوبی با نرم افزارهای شبیه ساز تمام موج موجود دارد. همچنین در این پروژه روشی برای بهبود شیب ناحیه گذار پایینی فیلتر خط شانه ای ارایه گردیده است. در این روش اثر اضافه کردن عناصر فشرده در ساختار فیلتر و روش بدست آوردن مقدار این عناصر بر پایه روش کمترین مجموع مربعات مورد بررسی قرار می گیرد.

در این پایان نامه سعی کرده ایم برای یک سری از ساختارهای خطوط انتقالی که عموما با روش های عددی یا با استفاده از نرم افزارهای full wave حل می شوند، مدلی ساده و در عین حال دقیق ارایه دهیم که می تواند رفتار مدل فیزیکی را از دید پایانه ها به خوبی پیش بینی کند. این ساختار خطوط انتقال میکرواستریپی می شوندکه در بردهای pcb چند لایه به صورت عمود بر هم قرار می گیرند. خطوط مایکرواستریپ عمود برهم به دلیل کوپلینگ کمتری که نسبت به خطوط موازی دارند. در مدارهای چند لایه به وفور استفاده می شوند. با این حال به دلیل متغیر بودن میزان کوپلینگ در طول خط، پیچیدگی تحلیل افزایش می یابد. زمانی که خطوط انتقال عمود برهم توسط تکنیک excess charge بررسی می شوند، وابستگی کوپلینگ خازنی به فاصله از منطقه cross به خوبی نشان داده می شود. علاوه بر این خطوط مایکرواستریپی که به گوشه برد منتقل شده اند(emtl) نیز مورد بررسی قرار گرفته اند و کوپلینگ این خطوط مدارهای چند لایه نیز مدل شده است. این ساختار در مقایسه با مایکرواستریپ های کلاسیک انرژی بیشتری را به فضای بیرون تابش می کنند. ساختارهای فیزیکی مورد بحث با استفاده از مدل های موجود خطوط انتقال کلاسیک و المان های 1umped مدل شده اند و دقت مدل در مقایسه با حل full wave نشان داده شده است. ساختارهایی که با نرم افزار hfss در زمانی حدود 10 ساعت حل می شود. با استفاده از مدل پیشنهادی در محیط hspice تنها نیاز به اجرای فرمان حل مدار دارد. همچنین تجهیزات کامپیوتری لازم برای به دست آوردن و حل مدل به هیچ وجه قابل مقایسه با ram و سرعت بالای processor مورد نیاز نرم افزارهای full wave نیست. در تمامی مسایلی که بررسی شده اند، ابتدا مدل اولیه ای که با استفاده از تئوری های مطرح شده پیشنهاد می شود، به دست می آید. سپس با تغییرات کوچکی در مدل اولیه داده می شود. مدل بهینه ای که بیشترین میزان تطابق را با حل full wave داشته باشد، به دست آوریم ملاحظه می شود که اختلاف مدل اولیه وبهینه بسیار اندک و قابل صرف نظر است. جواب های مدل و حل تمام موج تا حدود 7 گیگا هرتز تطابق بسیار خوبی نشان می دهند.

ناپیوستگیها برای ایجاد توابع امپدانسی و انتقالی مشخص در ابزارهای میکروویوی و امواج میلیمتری بکار برده می شوند. انواع فیلترها، تغییردهنده های فاز، میکسرها و نوسانسازهای فرکانس بالا هر کدام از نوعی از ناپیوستگیها بهره م گیرند. غشای طولی صفحه e مهمترین جزء فیلترهای pmi و فیلترهای خط پره ای (fin-line filter) هستند. در این پروژه روش کمترین مربعات مانده مرز(lsbrm) به عنوان یک روش موثر در تحلیل ساختارهایی که دارای غشای طولی نازک ، ضخیم و ناپیوستگی در صفحه e موجبر هستند، ارائه می گردد. بکارگیری شرایط مرزی برای میدانهای الکتریکی و مغناطیسی مماسی به همراه یک ضریب هم وزنی برای ساخت تابع خطا به کار می رود. انتخاب یک ضریب وزنی مناسب از روی عدد وضعیت و درصد خطای توان، ما را به جواب دقیقتر نزدیک می نماید. تعداد مناسب برای تعداد مودهای تحریک شده در نواحی مختلف به ساختار هندسی مسئله و دقت مورد نیاز در حل بستگی دارد. کمینه کردن تابع خطا منجر به تعیین یک مدار معادل برای توصیف ناپیوستگی می شود. استفاده از آن در طراحی فیلترهای میانگذار، نتیجه کاربردی تحلیل و حل عددی مسئله می باشد. نتایج عددی بدست آمده از این روش با نتایج حاصله از روشهای دیگری که گزارش شده اند، مقایسه گشته و همخوانی خوبی مابین جوابها وجود دارد.

در این پروژه برنامه ای آماده شده است که بوسیله آن بتوان با معلوم بودن مشخصات یک محیط شهری و مکان و مشخصات آنتن فرستنده ، پوشش رادیویی را در آن محیط پیش بینی کرد. اهمیت این موضوع از آنجاست که بدون صرف هزینه ای بتوان قبل از نصب تجهیزات در یک مکان مشخص ، نقاط ضعف و قوت این عمل را فهمید و با امتحان کردن مکانهای مختلف برای آنتن فرستنده، بهترین مکان برای نصب آن را مشخص کرد. برای این منظور از تکنیک ردگیری پرتو استفاده شده است و با استفاده از الگوریتم های تسریع متعدد، عمده ترین ضعف آن که وقت گیر بودن و نیاز به حافظه زیاد است ، تا حدود زیادی کمرنگ شده است . این برنامه روی دو محیط اجرا شده و نتایجی قابل توجیه بدست آمده است . لیکن بدلیل در دسترس نبودن داده های واقعی و یک محیط واقعی، مقایسه آن با داده های واقعی امکانپذیر نبوده است . برخی از تکنیکهای تسریع که در این پروژه، مورد استفاده قرار گرفته اند از مراجع متعدد بدست آمده اند (مانند الگوریتم bsp و svp) و برخی در حین انجام پروژه طراحی شده اند و برخی در حین انجام پروژه طراحی شده اند.

طراحی و ساخت آنتن از مهمترین مباحث در زمیه مخابرات موج است که ساخت آنتن فرستندهˆگیرنده ثابت رادیو سیار نیز به عنوان اولین و یکی از مهمترین بخش ها در این زمینه قرار می گیرد. بدین ترتیب در این پایان نامه در بخش تئوری نخست تحلیلی از آرایه های دو قطبی در مقابل صفحه نامحدود توسط روش های معمول تصویر انجام می شود، سپس همان آرایه در مقابل صفحه محدود قرار گرفته و توسط روش ممان تحلیل می شود. به عنون آخرین قسمت از عملیات تئوری همان آریایش ذکر شده توسط روش پراش نوری مورد بررسی قرار می گیرد. در قسمت ساخت و در آخرین بخش روش ساخت آنتن و مقایسه نتایج حاصل از آزمایش با نتایج حاصل از تئوری ارائه می گردد.

در این پروژه طراحی و بهینه سازی پیوننده حلقوی میکرواستریپ به روش حداقل مربعات انجام شده است. هدف از بهینه سازی ، فراهم کردن قابلیت تطبیق امپدانس حقیقی دلخواه بار به امپدانس منبع و رسیدن به بیشترین پهنلی باند ممکن برای پیوننده با تقسیم توان دلخواه می باشد. ابتدا با استفاده از اصل بقای توان تابع خطایی را بصورت مجموع مربعات چندجمله ، برحسب طول و عرض نوارهای هاید میکرواستریپ در بخش های مختلف پیوننده تشکیل می دهیم. سپس با استفاده از توابع موجود در جعبه ابزار بهینه سازی از نرم افزار ‏‎matlab‎‏ تابع خطا را بگونه ای کمینه سازی می نماییم که ابعاد بدست آمده در نتیجه کمینه سازی تابع خطا، بیشترین پهنای باند ممکن را برای پیوننده فراهم نماید. برای افزایش پهنای باند پیوننده حلقوی میکرواستریپ ، طرح جدیدی نیز ارائه شده است که در آن از دو حلقه هم مرکز استفاده شده است . در این پروژه یک نمونه از پیوننده حلقوی بهینه نیز ساخته شده است که نتایج اندازه گیری عملی آن در پایان نامه آمده است. نتایج حاصل از ساخت نشان می دهند که روش استفاده شده در این پروژه برای طراحی و بهینه سازی پیوننده حلقوی میکرواستریپ ، روشی مناسب و کارآمد است.

در این پایان نامه سنتز آرایه آنتن با روش تکراری و بر پایه حداقل سازی مربعات خطا بیان خواهد شد که بتواند پرتو تشعشعی دلخواهی را برای هر آرایه دلخواه سنتز کند.

در این پایان نامه طراحی پیوننده خط پیونیده چند قسمتی (پادجهتی) همراه با تطبیق امپدانس منبع به بار توسط روش کمترین مربعات به دو روش ارائه می شود. تابع خطایی برای ضریب پیوند مشخص شده ‏‎(c)‎‏ بر مبنای مجذور دامنه نسبت ولتاژ پیونیده به ولتاژ تابش ساخته می شود. این تابع خطا با استفاده از یک الگوریتم بهینه سازی تحت قید، مانند الگوریتم ‏‎partan‎‏ برای تعیین هندسه پیوننده ‏‎‎‏‏‎‎‏(یعنی پهنای بهنجار شده نوار هادی ‏‎u=w/h‎‏) و فاصله بهنجار شده نوارها ‏‎(g=s/h)‎‏ و طول پیونند ( ) کمینه می شود. یک روش برای تعیین مقادیر اولیه ‏‎‏‎u‎‏، ‏‎g‎‏ بر مبنای روابط ‏‎zoe,zoo‎‏ ارائه می شود. برنامه های کامپیوتری برای روش پیشنهادی طراحی پیوننده ها نشان می دهد که طراحی مناسب برای هر طول پیوننده امکان دارد. این حالت در مواردی که محدودیت فضا قیدهایی را بر طول پیوننده اعمال می کند، جالب و کارآمد است. در هر حال، طراحی پیوننده با بهینه سازی مکرر نسبت به ‏‎u‎‏، ‏‎g‎‏ و ‏‎l‎‏ بهبود می یابد. چند الگوریتم برای طراحی پیوننده همراه با تطبیق امپدانس تدوین شده است. خروجی برنامه های کامپیوتری به صورت منحنی های ‏‎c-f‎‏ است که نشان می دهد که بهینه سازی طراحی پیوننده به طور موثری انجام می گیرد. بنابراین، روش پیشنهادی برای پیوننده خط پیونیده، هم لازمه های پیوند و هم تطبیق امپدانس را تحقق می بخشد. در پایان دو قطعه از نتایج بدست آمده از روش اول (پنج قسمتی 50-50 اهم) و روش دوم (سه قسمتی 50-50 اهم) توسط نرم افزار ‏‎seranade‎‏ شبیه سازی شده و روی زیر لایه را جرز با ‏‎er=10‎‏ ساخته شده است. (همراه نتایج شبیه سازی و ساخت)

در این پروژه یک روش عددی برای طراحی بهینه کوپلر جهتی خط شاخه برای تقسیم توان اختیاری بین دهانه های خروجی در یک باند فرکانسی همراه با تطبیق امپدانس منبع به امپدانس بار ارائه می شود. ابتدا دامنه امواج منعکسه و منتقله در چهار دهانه کوپلر بر حسب ضرایب انعکاس و انتقال نوشته شده که بر حسب پارامترهای پراکندگی و در نهایت بر حسب ماتریس انتقال در تحلیل زوج و فرد بیان می شود. بالاخره پس از محاسبه توان خروجی در چهار دهانه، تابع خطایی برای نسب توانها در خروجیهای کوپلر در باند فرکانسی مطلوب می سازیم. در این روش مدلهای پاشسندگی برای خطوط مایکرواستریپ نیز منظور می شود و تمامی موارد موثر از نظر عملی از قبیل پهنای موثر هادی بالایی مایکرواستریپ و تلفات در محاسبات وارد شده اند.کمینه سازی تابع خطا، ابعاد کوپلر مانند پهنای نوار مایکرواستریپ و طول خطوط و شاخه هایش را به دست می دهد. به جهت عدم قابلیت ساخت امپدانس مشخصه بالا در مایکرواستریپ و افزایش شدید امپدانس مشخصه شاخه های بیرونی کوپلر جهتی شاخه خط شاخه در اثر اتصالات متوالی، بررسی و تحلیل فقط بر روی کوپلر جهتی خط شاخه با 3 و 4 شاخه صورت گرفته است. در نهایت دو نمونه انتخاب، ساخته و مورد آزمایش قرار گرفته اند. پاسخ فرکانسی حاصل از برنامه های کامپیوتری و نیز نتایج مطلوب ساخت نشان می دهد که روش پیشنهادی برای طراحی و ساخت کوپلر جهتی خط شاخه موثر و کارآمد است.

آنتن های میکرواستریپ به دلیل مزیتهای متعددشان در طی سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. پروژه حاضر به تحلیل آنتن مایکرواستریپ حلقوی با روش کمترین مربعات و محاسبه مشخصات آن اختصاص دارد.