مسئله پراکندگی معکوس امواج الکترومغناطیسی یکی از مسائل مهم و پرکاربرد در شاخه علوم و مهندسی به حساب می آید، تا جایی که می توان اهمیت آن را هم ردیف حل مستقیم آن دانست.کلیه کاربرد های پراکندگی معکوس امواج الکترومغناطیسی را می توان شامل آزمایش های غیر مخرب و سنجش از راه دور دانست که از آن جمله می توان به تصویر برداری پزشکی، رادار موج نفوذ کننده به زمین، رادارهای تصویر بردار و موارد دیگر در زمینه ژئوفیزیک، پزشکی و معدن اشاره کرد. حل این مسئله در دو حوزه زمان و فرکانس امکان پذیر است، اما از آنجایی که اندازه گیری وثبت میدان های پراکنده شده در حوزه فرکانس و در حالت دائمی سینوسی آسان تر است، حل آن در حوزه فرکانس مرسوم تر است. از جمله خصوصیات این مسئله، غیر خطی و بد خیم بودن آن است که این باعث متفاوت و پیچیده بودن حل آن، نسبت به مسئله مستقیم می شود اما این پیچیدگی وقتی بیشتر می شود که طول موج میدان تابشی، قابل مقایسه با ابعاد پراکنده ساز باشد(فرکانس رزونانس). روش های حل این مسئله را می توان به دو دسته کیفی و کمی تقسیم کرد . اگر چه روش های کمی بسیار کند هستند اما دقت بازیابی این روش ها بالا و قابل توسعه به سایر مدل های محیط هستند. بازسازی پراکنده ساز هادی کامل دو بعدی یک مسئله پایه در پراکندگی معکوس امواج الکترومغناطیسی محسوب می شود که بسیاری از تکنیک های حل آن قابل بسط به سایر شرایط است. در این پایان نامه با استفاده از تئوری بهینه سازی شکل و روش تکرار به پیدا کردن شکل شیئ پراکنده ساز دوبعدی از جنس هادی الکتریکی کامل در حضور یا عدم حضور زمین هادی با پلاریزاسیون امواج tm با استفاده از روش مجموعه تراز پرداخته شده است. اگرچه روش استفاده شده یک روش کمی و کند محسوب می شود، اما استفاده از روش گرادیان مزدوج، مارش سریع و تغییرفرکانس در طول مراحل تکرار تا حد زیادی کندی روش مرتفع شده است، ضمن آنکه تاثیر نویز موج پراکنده شده(که از موانع حل مسائل بدخیم محسوب می شود) در بازیابی شکل مورد نظر کاهش یافته است.

اهمیت اقتصادی انتقال حداکثر توان ممکن از طریق شبکه های خطوط انتقال قدرت موجود، لازم می دارد تا توان دینامیک خطوط انتقال قدرت به منظور قرار دادن آن ها در شرایط ایمن دائما کنترل شود. تجاوز از محدوده ی دمایی مجاز هادی های خط انتقال قدرت سبب افزایش خمیدگی و کاهش عمر مورد انتظار آن ها می گردد. بنابراین تکنیک های متنوعی برای تشخیص دمای خطوط انتقال قدرت بوجود آمده اند. تعداد زیادی از این روش ها دارای یک عیب مشترک هستند و آن نیاز به نصب تجهیزات پیچیده بر روی خط می باشد. این مساله با توجه دسترسی مشکل و پرخطر به خطوط قدرت هوایی به منظور نصب، تعمیر وتعویض تجهیزات، مشکلات زیادی برای استفاده از این حسگرها ایجاد می کند. در این پایان نامه یک روش جدید اندازه گیری دما، با استفاده از یک حسگر بی سیم مبتنی بر تشدید کاواک rf ارائه می شود. این حسگر دما یک تشدید کننده ی کاواک پسیو با ساختار بسیار ساده است که می تواند همراه با یک آنتن، به خط انتقال قدرت متصل شود. در محدوده ی فرکانسی مورد نظر، فرکانس تشدید حسگر تقریبا تنها تابعی از طول کاواک است. تغییر دما سبب تغییر ابعاد کاواک می شود و از این رو فرکانس تشدید کاواک حسگر عوض می شود. یکی از مزیت های چنین سیستمی این است که به ارتباط فیزیکی بین حسگر و سیستم دریافت داده ها نیازی ندارد. فرکانس تشدید این حسگر می تواند از راه دور با ارسال سیگنال های rf به آن و سپس برگشت سیگنال پاسخ از حسگر به سیستم استخراج اطلاعات اندازه گیری شود. در این پایان نامه مراحلی شامل طراحی حسگر rf، طراحی و شبیه سازی سیستم استخراج اطلاعات، پیاده سازی و تست سیستم تشخیص دما در شرایط مختلف، عیب یابی و جبران سازی سیستم و مقایسه ی عملکرد این سیستم با روش های موجود انجام می گیرد. حسگر طراحی شده یک کاواک تشدیدکننده ی کواکسیال است که تقریبا در فرکانس 2.45 گیگاهرتز کار می کند و اطلاعات آن را می توان از فاصله ی بیش از 4.5 متر استخراج کرد. فرکانس تشدید این حسگر با هر درجه تغییر دما 60 کیلوهرتز شیفت می یابد. نتایج آزمایشگاهی خاصیت خطی بودن بالا، هیسترزیس اندک و قدرت تفکیک دمایی بهتر از 0.07?c را برای این حسگر نشان داده اند.

در این پایان نامه به کاربرد روش وارون زمانی در سنجش و تصویربرداری مایکروویو پرداخته شده است. استفاده از این تقارن بنیادی فیزیک منجر به کاربردهای بسیاری در آکوستیک و اخیراً در الکترومغناطیس شده است. وارون زمانی با توجه به تغییر ناپذیری معادله موج تحت وارون شدن زمان، با بهره گیری از سیگنال های بازارسال سبب بهبود تمرکز و تصویربرداری می شود. این ویژگی به این دلیل است که سیگنال های بازارسال به صورت backward در همان محیط منتشر شده وهمه پدیده های پراکندگی و بازتاب انتشار مستقیم را به صورت معکوس تجربه می کنند و در محل منبع اولیه متمرکز می شوند. پس از آزمایش های موفق وارون زمانی در آکوستیک، انگیزه زیادی برای استفاده از وارون زمانی در امواج الکترومغناطیسی پدید آمد. کاربردهای بسیاری توسط گروه های مختلف برای وارون زمانی امواج الکترومغناطیسی گزارش شده است که از آن جمله می توان به سنجش زیرسطحی، تست های غیر مخرب، کاربردهای پزشکی و درمانی و تصویربرداری اشاره کرد. ابتدا مبانی نظری وارون زمانی امواج الکترومغناطیسی بررسی شده است. سپس به کمک تحلیل های عددی نتایج روابط نظری نمایش داده شده است. با تشکیل ماتریس پراکندگی چندایستگاهی و تحلیل آن، تمرکز انتخابی روی پراکنده سازها میسر شد. در اختیار داشتن مشخصات دیوار و تابع گرین محیط پس زمینه نقش بسیار مهمی در آشکارسازی و تصویربرداری از اهداف پنهان پشت دیوار دارد. تکنیک های مختلفی از جمله dort وmusic برای استخراج اطلاعات از موج های پراکنده شده و مکان یابی جسم ها در محیط وجود دارند. در روش dort امکان تمرکز بر روی یک پراکنده کننده خاص وجود دارد و لی در روش music این امکان وجود ندارد حال آنکه در روش music دقت مکان یابی بسیار بالاتر از روش dort می باشد. مشکل روش dort وmusic استفاده از تعداد فرستنده های زیاد برای تصویربرداری می باشد، که در اینجا از روش تجزیه سیگنال ها به مولفه های مستقل، ica ، استفاده شد و تنها با یک آنتن فرستنده و یک آرایه گیرنده مکان یابی اجسام همراه با عمل انتخاب تمرکز بر روی آنها مقدر ساخته شد.