طراحی، شبیه سازی و ساخت کوپلر با خطوط انتقال تزویج شدهبا استفاده از خط انتقال مبتنی بر فرامواد

معرفی خطوط انتقال ترکیبی چپگرد-راستگرد چشم اندازهای جدیدی را در طراحی آنتن ها و مدارات مایکروویوی گشوده است. کاربرد ساختارهای فرامواد مبتنی بر خط انتقال به دو دسته تقسیم بندی می شود. دسته ی اول ادوات هدایت کننده ی موج هستند که شامل قطعاتی نظیر کوپلرهای با تزویج زیاد، فیلتر های پهن باند و مدارات مایکروویو دوباندی می باشند. دسته ی دوم تجهیزات تشعشع کننده ی موج می¬باشند که آنتن¬های موج نشتی و آنتن¬های رزونانسی در این مقوله قرار می¬گیرند. ایده¬ی اولیه¬ی محیط¬های فراماده، در سال 1967 میلادی توسط وسلاگو، مبنی بر وجود مواد با ضریب شکست منفی ارائه شد. در سال 2000 اسمیت اولین نمونه¬ی آزمایشگاهی محیط فراماده را براساس تحقیقات پیشین ارائه کرد و سپس طی سال¬های 2002 تا 2010 خطوط انتقال مبتنی برفرامواد معرفی شدند. در این پایان¬نامه سعی برآن است که با بکارگیری خطوط انتقال مبتنی بر فرامواد، سمت¬گرایی کوپلر با خطوط انتقال تزویج شده افزایش یابد. در ابتدا خطوط انتقال مبتنی بر فرامواد و سپس تئوری مربوط به این خطوط معرفی می¬شود. همچنین مروری بر کارهای انجام شده در زمینه¬های طراحی کوپلرهای با خطوط انتقال تزویج شده مبتنی بر فرامواد و شیوه¬های گوناگون افزایش سطح سمت¬گرایی این کوپلر صورت می¬گیرد. در ادامه در راستای تحلیل عملکرد کوپلرها، دلیل افزایش سمت¬گرایی کوپلر با بکارگیری خط انتقال گذردهی منفی مورد بررسی قرار گرفته و سپس با معرفی مدل مداری، مجموعه-ای از روابط بسته به منظور طراحی کوپلر موردنظر ارائه می¬شود. همچنین روش پیاده¬سازی دو نمونه کوپلر طراحی شده بر روی خط انتقال مایکرواستریپ ارائه شده و نتایج شبیه¬سازی آن با نتایج اندازه¬گیری مقایسه می¬شود. در پیاده¬سازی به روش شاخه¬های اتصال کوتاه شده مقدار سمت¬گرایی در حدود db 40 با میزان تزویج db 10 در فرکانس 2 گیگا¬هرتز و در پیاده¬سازی به روش سلف مارپیچ مقدار سمت¬گرایی در حدود db 50 با میزان تزویج db 10 در فرکانس 2 گیگا¬هرتز اندازه¬گیری شده است. در حالیکه برای کوپلر با خطوط تزویج شده متداول مقدار سمت¬گرایی در حدود db 15 است. علاوه بر این نیز کوپلری با خطوط انتقال تزویج شده و با استفاده از خط انتقال نفوذپذیری منفی طراحی شده و نتایج مربوط به آن ارائه می¬شود.