آنالیز تمام موج آنتن مایکرواستریپی روی نیم‏کره دی‏الکتریک چند لایه

در این رساله روشی جدید جهت تحلیل آنتن های نیم کره دی الکتریک چند لایه به همراه عناصر تشعشعی فلزی با تحریک تزویج روزنه ای ارائه شده است. در این روش، از فرمول بندی معادلات انتگرالی مرکب حجمی-سطحی (vsie) به همراه توابع دایادیک گرین کره چند لایه استفاده شده است. این کار باعث می شود که از مزایای توابع دایادیک گرین و روش معادله انتگرالی vsie به طور همزمان بهره مند شویم. در تحلیل این آنتن ها، قسمت مستطیلی ساختار با استفاده از روش vsie تحلیل شده و بخش کروی ساختار با استفاده از توابع دایادیک گرین کروی چند لایه تحلیل و اثر آن بر روی مشخصات آنتن بررسی می شود. بنابراین دیگر نیازی به مش بندی کل ساختار آنتن نبوده و تعداد مجهول های مسأله کاهش می یابد. در این روش، توزیع جریان های الکتریکی روی خط انتقال مایکرواستریپ تغذیه و عناصر تشعشع کننده فلزی و همچنین توزیع جریان مغناطیسی روی روزنه محاسبه می شوند. یکی از مزایای حل معادله انتگرالی سطحی با استفاده از توابع دایادیک گرین، کاهش تعداد مجهول های مسأله است زیرا تنها سطوح فلزی ساختار مش بندی شده و بنابراین در حل معادله انتگرالی، نیازی به تخصیص توابع پایه به تمام ساختار نیست. اما باید توجه داشت که این روش مستلزم پیدا کردن تابع گرین ساختار می باشد که معمولاً به جز برای ساختارهای متعارف و معمولی، کاری پیچیده و مشکل است. جهت تحلیل تمام موج ساختارهای الکترومغناطیسی، همچنین می توان از روش معادلات انتگرالی مرکب بهره جست. در این روش، ساختارهای شامل مواد دی الکتریک و فلزی با استفاده از ترکیب معادلات انتگرالی حجمی و سطحی مدل می شوند. معادلات انتگرالی حجمی مربوط به محیط دی الکتریک بوده و معادلات انتگرالی سطحی بر روی سطوح فلزی اجرا می شوند. در این روش به علت مش بندی کل ساختار (تمام حجم و سطح ساختار)، می توان تمامی ساختارهای ناهمگن و با ابعاد محدود را تحلیل نمود. مزیت دیگر این روش استفاده از تابع گرین فضای آزاد در معادلات انتگرالی سطحی و حجمی است که سبب ساده تر شدن معادلات و روابط می شود. با این حال، به علت مش بندی تمامی ساختار در این روش، تعداد مجهولات مسأله می تواند بسیار زیاد باشد که منجر به افزایش حافظه اشغال شده و زمان انجام محاسبات خواهد شد. همچنین از آنجایی که ممکن است سطوح فلزی با ماده دی الکتریک همپوشانی داشته باشند، ملاحظات خاصی جهت مش بندی دقیق ساختار بایستی در نظر گرفته شود. یکی از روش های تغذیه آنتن های مایکرواستریپی، استفاده از روزنه ای در صفحه زمین است. در این روش روزنه ای بین عنصر تشعشع کننده آنتن و خط تغذیه قرار می گیرد و بنابراین تغذیه آنتن توسط تزویج بین روزنه و پچ مایکرواستریپ صورت می گیرد. به این ترتیب بخش تشعشع کننده آنتن از بخش تغذیه جدا شده و در نتیجه تشعشع ناخواسته ناشی از تغذیه در این روش وجود ندارد. در این ساختار می توان با قرار دادن دی الکتریک های مجزا برای دو سمت آنتن و تغذیه، اهداف تشعشعی در سمت آنتن را همزمان با اهداف غیر تشعشعی و کم تلفات در سمت تغذیه برآورده کرد، همچنین برای تطبیق امپدانس آزادی عمل بیشتری، از جمله اندازه روزنه و مکان آن نسبت به خط انتقال در زیر و پچ مایکرواستریپ در بالا، نسبت به روش های تغذیه اتصالی خواهیم داشت. در این رساله انواع مسائل آنتنی به صورت تمام موج مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفته است. همچنین اثر وجود عنصر پارازیتیک بر مشخصات آنتن بررسی شده است. در مورد آنتن های مایکرواستریپی بارگذاری شده توسط نیم کره دی الکتریک چند لایه با تحریک تزویج روزنه ای، اثر تغییر پارامترهای آنتن از جمله شعاع و جنس دی الکتریک ها، ابعاد عناصر تشعشعی و طول خط انتقال مایکرواستریپ تغذیه بر مشخصات آنتن مورد بررسی قرار گرفته است.