فشرده سازی پالس در رادار های امروزی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. این تکنیک امکان استفاده ی همزمان از انرژی پالس پهن و قدرت تفکیک پذیری پالس باریک را فراهم می کند. عملکرد آن به این صورت می باشد که ابتدا پهنای باند پالس پهن ارسالی به کمک مدولاسیون فرکانس یا فاز افزایش می یابد، سپس، سیگنال دریافتی در گیرنده رادار توسط فیلتر منطبق شده با پالس ارسالی، فشرده می شود. پالس فشرده شده متشکل از یک قله ی اصلی به همراه تعدادی گلبرگ کناری در دو طرف آن می-باشد. سطح این گلبرگ ها، معیار مهمی در انتخاب روش های فشرده سازی پالس می باشد. مدولاسیون فاز چندگانه یا به عبارتی کدینگ فاز چندگانه، از روش های رایج در فشرده سازی پالس است. در این روش پالس ارسالی به تعدادی زیر پالس تقسیم و هر کدام با فازی خاص فرستاده می شوند. اختصاص فاز به هر زیر پالس تاثیر مهمی بر سطح گلبرگ های کناری دارد. کد اپرمان، فرانک، p3 و p4 به علت داشتن سطح گلبرگ های مناسب و همچنین پایداری خوب در برابر فرکانس داپلر، از روش های اختصاص فاز معروف می باشند. علاوه بر روش کدینگ فاز از تکنیک های پردازش سیگنال نیز برای افزایش کارایی کد ها مانند: کاهش سطح گلبرگ های کناری و افزایش پایداری در برابر فرکانس داپلر استفاده می شود.

در این پژوهش ساختار جدیدی یرای تغییردهنده ی فاز با استفاده از تکنولوژی ‏mems‏ ارائه می شود. ساختار ‏ارائه شده ی جدید از ترکیب دو روش رایج موجود برای تغییردهنده ها ی فاز شکل می گیرد که سبب می شود ‏محدودیت های حجم اشغالی بالا و عدم توانایی شیفت فاز بزرگ در فرکانس های پایین که هریک به ترتیب ‏مربوط به روش سوئیچ لاین و ‏dmtl‏ می باشد، برطرف شود و همچنین ساختار دارای قابلیت عملکرد در چند ‏باند فرکانسی باشد. ساختار جدید به طور کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد و روش طراحی برای ‏عملکرد تک بانده و دوبانده آن بیان می شود. ‏ با استفاده از معادلات بسته ی ارائه شده برای طراحی و مشخصات تغییردهنده ی فاز، تغییردهنده ی فاز دارای ‏دو باند فرکانسی ‏ghz‏2.45 و ‏ghz‏5.25 برای کاربردهای ‏wlan‏ دو بانده ارائه می شود. تغییردهنده ی فاز ‏ارائه شده دارای متوسط تلفات ‏db‏ 5.9 است که ماکزیمم بهره ی شیفت فاز به تلفات ‏‎(?/db)‎‏ 53.34 را نتیجه ‏می دهد و با دقت ‏?‏45 و ماکزیمم شیفت فاز ‏?‏315 در دو باند فرکانسی عمل می کند. همچنین نتایج شبیه سازی ‏نشان می دهد طی پهنای باند بزرگی دارای تلفات برگشتی بهتر از ‏db‏10 می باشد و همچنین دارای ویژگی ‏ttd‏ در هر دو باند فرکانسی است. تغییردهنده ی فاز ارائه شده دارای توان مصرفی صفر و خطی بودن بالا، ‏iip3‎‏ برابر ‏‎ dbm‏45، ‏ip1db‏ برابر ‏‎ dbm‏40 و مساحت اشغالی ‏mm2‎‏260 می باشد. همچنین دارای حداکثر ‏نویز فاز تقریبا ‏dbc‏60- ناشی از نویز منبع ‏v/?hz‏0.3 و ماکزیمم توان قابل حمل برابر ‏dbm‏31 است که ‏برای کاربردهای توان بالا مناسب می باشد.‏ تغییردهنده ی فاز ارائه شده تنها تغییردهنده ی فاز دارای دو باند فرکانسی با استفاده از تکنولوژی ‏mems‏ است که دارای ‏مشخصات خیلی خوبی نسبت به کارهای قبلی است. نتایج نشان می دهد طراحی و تحلیل تئوری به صورت خوبی توانسته اند ‏نتایج شبیه سازی را پیش بینی کنند. علاوه بر این از ویژگی های مهم این طرح جدید، توانایی بهبود در مشخصات تلفات و ‏مساحت اشغالی تغییردهنده ی فاز معمولی علاوه بر قابلیت عملکرد در دو باند فرکانسی می باشد که به نمایش گذاشته می شود.‏

این پژوهش به منظور طراحی و شبیه سازی و به دست آوردن مراحل ساخت آنتن های لنز روتمن (لنز مایکروویوی) در ایران می باشد تا با استفاده از خواص این آنتن ها، که کاربردهای بسیار بسیار وسیع و حساسی در پدافندهای دفاعی و ارتباطات تجاری دارند، بتوان صنعت دفاعی و ارتباطی کشور را هرچه بیشتر به سمت مستقل شدن پیش برد و از این طریق قسمتی از نیاز کشور در این حوزه برطرف گردد. آنتن های لنز کاربردهای بسیار فراوانی در صنعت دفاعی و تجاری و همچنین تست آنتن های دیگر دارند. این آنتن ها به صورت مستقل و غیر مستقل در انواع رادارهای جست و جو گر و سیستم های شبکه شکل دهی پرتو، که به طور بسیار وسیعی هم به صورت دفاعی و هم تجاری مورد استفاده قرار می گیرند، استفاده می شوند. لنزهای مختلفی، با توجه به کاربردهای مختلف، طراحی شده اند و طراحی می شوند و حوزه مایکروویو و اپتیک همچنان شاهد نو آوری های فراوانی در این زمینه می باشد. انواع مختلف آنتن های لنز، می توانند هم به صورت مجزا و هم باهم مورد استفاده قرار گرفته تا نیازهای یک سیستم ارتباطی یا نظامی یا اندازه گیری را برطرف سازند. بسیاری از چالش های موجود در این زمینه در خارج از ایران رفع شده است ولی همچنان چالش های زیادی در این زمینه وجود دارد که باب جست و جو و پژوهش را در این زمینه باز نگاه داشته است. همچنین این چالش ها در ایران، چه در زمینه طراحی و چه در زمینه ساخت، بسیار زیاد می باشد که باید هرچه بیشتر و بهتر در این زمینه وارد شده تا مشکلات و چالش ها کمتر گشته و نیاز کشور در این حوزه جهت معقول تری به خود گیرد. آنتن های لنز روتمن به دلیل خصوصیات منحصر به فرد خود به صورت گسترده به عنوان تغذیه آنتن های آرایه فازی استفاده می شوند. این لنز معمولا با سه پورت کانونی طراحی می شود. یکی از اصلی ترین مشکلات این روش خطای فاز می باشد مخصوصا برای لنزهای با دهانه بزرگ. تلاش های زیادی برای کاهش این خطا صورت گرفته است. اخیرا لنز روتمن غیرکانونی ارائه شده است که خطای فاز را به طور محسوسی کاهش می دهد. اما مشکل این روش، جایگاه نامناسب پورت های ورودی و خروجی می باشد. این پورت ها فقط برای کاهش خطای فاز بهینه شده اند اما برای پیاده سازی و ساخت مناسب نیستند زیرا مشکلات تطبیق و تزویج ایجاد می کنند. در این پایان نامه روش جدیدی برای طراحی لنز روتمن ارائه شده است که این لنز سه کانونی را تبدیل به غیرکانونی نموده، خطای فاز را به خوبی کاهش داده و قابلیت پیاده سازی را نیز دارا می باشد. با استفاده از آنتن های لنز روتمن، می توان شبکه های پرتویی را به صورت همزمان تولید کرد که این شبکه های پرتویی، کاربردهای بسیار بسیار وسیعی هم در حوزه دفاعی و هم در صنعت ارتباطی دارند. توسط این پرتوها، می توان در صنعت دفاع، رادارهایی با توانایی جست و جوی الکترونیکی هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی در بازه ی پهنی از محیط به وجود آورد. همچنین در صنعت ارتباطات و تجارت، می توان با استفاده از تشکیل شبکه های پرتویی، در هر زمان که نیاز باشد، پرتوهای تولیدی را در راستای دلخواه تغییر داده تا بتوان بیشترین بازدهی را از شبکه های ارتباطی دریافت کرد. کاربردهای مختلف این نوع سیستم ها در بخش های مربوطه شرح داده شده است. در فصل اول این پایان نامه، منابع علمی موجود از سال 1960 تا سال 2012 به طور مختصر مورد بررسی قرار گرفته و توضیحاتی داده شده است. در فصل دوم در مورد انواع شبکه های شکل دهی پرتو، معایب و مزایای آن ها به طور مختصر توضیح داده شده و در ادامه لنز روتمن به عنوان سیستمی جهت شکل دهی پرتو بررسی شده است. فصل سوم این پایان نامه به طراحی انواع لنز روتمن و روش جدید ارائه شده برای کاهش خطای فاز لنزهای روتمن به همراه الگوریتم طراحی به صورت کامل شرح داده شده، چالش های موجود در طراحی لنز روتمن مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و مراحل طراحی قدم به قدم کامل شده است و در هر مرحله نکات کلیدی جهت بهبود عملکرد لنز ذکر شده است. در فصل چهارم نحوه شبیه سازی آنتن های لنز روتمن به عنوان سیستم برای شکل دهی شبکه های پرتویی مورد بررسی قرار گرفته و روش دقیق شبیه سازی و تحلیل این لنز با استفاده از شبیه ساز تمام موج توضیح داده شده است. در فصل آخر، دو لنز روتمن در فرکانس های 16 و 10 گیگاهرتز با روش جدید ارائه شده طراحی شده، شبیه سازی گردیده و یکی از آن ها ساخته شده است. مراحل ساخت لنز مورد نظر به طور کامل مرحله به مرحله توضیح داده شده است. سپس نتایج شبیه سازی و ساخت به طور کامل و با جزئیات کامل، مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و عملکرد آن ها نسبت به مقالات مختلف مقایسه شده است و این نتیجه حاصل شده که روش ارائه شده به خوبی خطای فاز را کاهش داده وقابلیت پیاده سازی و ساخت را دارا می باشد. لذا برای کاهش خطای فاز لنزهایی با دهانه بزرگ و تعداد پورت های ورودی و خروجی زیاد، می توان از روش ارائه شده به خوبی استفاده نمود.

در شیوه های اخیر با توجه به متقارن بودن سطح دریا از جمل c23 برای آشکارسازی مبتنی بر تقارن انعکاسی در داده های پلاریمتریک sar برای آشکارسازی اهداف دریایی استفاده شده است. با نگاهی به تجزیه فریمن مشاهده می شود که این جمله برای حالت پراکندگی انعکاسی دووجهی (دوسطحی) و حجمی نیز مقداری صفر دارد. می دانیم که اهداف ساخت بشر دارای ساختارهای حجمی هستند. از طرفی سطح دریا فاقد این نوع ساختارها بوده و نیازی نیست توان های بازگشتی از این نوع ساختارها حذف گردنند. لذا در روش استفاده از جملهc23 قسمتی از توان هدف را بیهوده از دست خواهیم داد و موجب کاهش توان دریافتی از اهداف مورد نظر در مقابل کلاترها و سایر عوامل مزاحم می شود که می تواند خود عاملی برای افزایش هشدارهای کاذب گردد. بر این اساس استفاده از این شیوه نمی تواند روش کاملا موثری برای استخراج اهداف دریایی باشد. در این پایان نامه از جملات t23 و t33 برای آشکارسازی اهداف دریایی استفاده شده است. این جملات برای ساختارهای متقارن مقدار صفر داشته و برای ساختارهای غیر متقارن مقداری غیر صفر دارند. علاوه بر این موارد جملات مذکور پدیده های مزاحم را بیشتر حذف کرده و نتایج مطلوب تری ارائه می دهند. برهمین اساس، داده های sar مربوط به مناطق مختلف که در باندهای l و c و x به دست آمده اند جهت تست روش پیشنهاد شده بکار رفته و نشان دادند که روشی پیشنهادی دارای عملکرد موثری در راستای مشاهده اهداف فلزی ساخت بشر در دریا دارد.

از مشکلات روش های متداول تغذیه در آنتن های میکرواستریپ آرایه به خصوص در فرکانس های بالا تلفات زیاد و تشعشعات ناخواسته ای می باشد که تأثیر زیادی روی الگوی تشعشعی میدان راه دور آنتن دارد. یکی از روش های پیشنهادی برای حل این مشکل استفاده از موجبرهای زیرلایه siw در شبکه تغذیه آنتن می باشد. این پایان نامه به بررسی و طراحی یک آنتن آرایه ای پچ میکرواستریپ 2x2 در فرکانس ghz 9.5 برای کاربرد های مختلف از جمله رادار و شبکه بی سیم پرداخته است که در شبکه تغذیه خود از مزایای موجبرهای زیرلایه بهره می برد.

هدف از حل یک مسئله ی پراکندگی معکوس، دستیابی به ویژگی های اهداف با استفاده از اطلاعات پراکندگی مستقیم است. مدل سازی دقیق و بکارگیری روشی مناسب برای استخراج پراکندگی، مهمترین بخش حل یک مسئله ی پراکندگی معکوس است. زیرا حتی با وجود ایده آل بودن الگوریتم های معکوس دقت و انطباق مدل ارائه شده و بکارگیری روشی کارا به منظور محاسبه ی پراکندگی بر دقت جواب های حاصل از پراکندگی معکوس تاثیر زیادی دارد. در این پایان نامه به محاسبه ی پراکندگی سطوح چندلایه ، برگرفته از مدل های واقعی موجود در طبیعت به عنوان گام بزرگی در راستای حل مسائل پراکندگی معکوس پرداخته می شود. برای تحقق این منظور دو روش در دو حیطه ی تئوری و عددی به خدمت گرفته شده اند. بدین منظور ابتدا سطوح ناصاف تصادفی پیوسته و گسسته بکارگیری شده در دو روش، مورد بررسی قرار گرفت. سپس جدیدترین روش تئوری انحراف کوچک مرتبه ی اول کلاسیک به منظور محاسبه ی پراکندگی محیط چند لایه ی با تعداد دلخواهی از سطوح ناصاف بکارگیری شده است. سپس برای افزایش محدوده ی اعتبار جواب ها در سطوح با پستی و بلندی های بزرگتر در مقایسه با طول موج و زاویه ی تابش کوچک نسبت به محور افقی ، روشfdtd با موج تابشی بهبود یافته به عنوان روش عددی برای محاسبه ی پراکندگی از محیط دلخواه چند لایه استفاده شده است. همچنین مدل جدیدی از محیط چند لایه بر مبنای مدل واقعی موجود در طبیعت برای پیاده سازی توسط روش های مذکور ارائه شده است. این ساختار قابلیت اعمال تغییرات ناشی از زمان را دارا است و بصورت یک زمین پوشیده شده توسط لایه ای از برف تازه که گذشت زمان به عنوان عامل اثرگذار بر پارامترهای الکترومغناطیسی آن اعمال شده است، تعریف می شود. در انتها پراکندگی این مدل جدید به عنوان یک مدل نشات گرفته از طبیعت استخراج و بررسی گردید.