۱-۱) مقدمه
انتقال امواج
الكترومغناطيسي مي تواند توسط نوعي از ساختارهاي هدايت كننده امواج (مانند
يك خط انتقال يا يك موجبر) صورت گيرد و يا مي تواند از طريق آنتنهاي
فرستنده و گيرنده بدون هيچ گونه ساختار هدايت كننده واسطه اي انجام پذيرد.
عوامل مختلفي در انتخاب بين خطوط انتقال يا آنتنها دخالت دارند. بطور كلي
خطوط انتقال در فركانسهاي پايين و فواصل كوتاه عملي هستند. با افزايش فواصل
و فركانسها تلفات سيگنال و هزينه‌هاي كاربرد خطوط انتقال بيشتر ميشود و
در نتيجه استفاده از آنتنها ارجحيت مي يابد]۱[.
در حدود
سالهاي ۱۹۲۰ پس از آنكه لامپ تريود براي ايجاد سيگنالهاي امواج پيوسته تا
يك مگاهرتز بكار رفت، ساخت آنتنهاي تشديدي (با طول موج تشديد) مانند دوقطبي
نيم موج امكان يافت و در فركانسهاي بالاتر امكان ساخت آنتنها با ابعاد و
اندازه ي فيزيكي در حدود تشديد (يعني نيم طول موج) فراهم شد. قبل از جنگ
دوم جهاني مولدهاي سيگنال مگني‌ترون و كلايسترون و مايكروويو (در حدود يك
گيگاهرتز) همراه با موجبرهاي توخالي اختراع و توسعه يافتند. اين تحولات
منجر به ابداع و ساخت آنتنهاي بوقي شد. در خلال جنگ دوم جهاني يك فعاليت
وسيع طراحي و توسعه براي ساخت سيستمهاي رادار منجر به ابداع انوع مختلف
آنتنهاي مدرن مانند آنتنهاي بشقابي (منعكس كننده) عدسي‌ها و آنتنهاي شكافي
موجبري شد]۱[.
امروزه گستره وسيعي از انواع مختلف آنتنها
در مخابرات سيار و سيستمهاي بيسيم در حال استفاده اند و كماكان رقابت در
زمينه كوچك كردن ابعاد آنتنها و بهينه كردن مشخصات تشعشعي آنها ادامه دارد.
در اين بخش به‌طور خلاصه به مرور اصول، تعاريف مشخصات تشعشعي آنتنها
پرداخته شده است.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
I چكيده………………………………………………………………….
فهرست مطالب………………………………………………… II
فرهنگ اختصارات……………………………………………………. IV
فهرست اشكال………………………………………………… ۱
فصل ۱ مشخصات تشعشعي يك آنتن………………………………………. ۵
۱-۱) مقدمه …………………………………… …………………………………… ۵
۱-۲) تقسيم بندي نواحي اطراف يك آنتن ………… …………………………۵
۱-۳) شدت تشعشعي آنتن…………………. …………………………………..۶
۱-۴) نمودارهاي تشعشعي……………………… ………………………………۷
.۱۰ HPBW 1-5) پهناي تابه نيم توان
يك آنتن ……..۱۱VSWR 1-6) پهناي باند فركانسي و
۱-۷) بهره جهتي آنتن ………………. …………………………….۱۲
۱-۸) سمتگرايي …………. ………………………………………..۱۳
۱-۹) بازده تشعشعي آنتن ………………… …………………..۱۳
) ………. ……………………………۱۳g 1-10) بهره يا گين آنتن (
۱-۱۱) امپدانس ورودي آنتن …………………………..۱۴
۱- ۱۲) قطبش موج ………………………………………………..۱۴
۱-۱۳) ضريب كيفيت (Q) در مدارات سري……………………….۱۵
فصل ۲- آنتن هاي تلفن همراه……………………………..۱۷
۲-۱) مقدمه…………………… ………………………………..۱۷
۲-۲) آنتن كوچك چيست ؟ …………………………………۱۷
۲-۳) آنتن F معكوس و عملكرد يك آنتن تلفن همراه ………….۱۸
۲-۴) شاسي در گوشي موبايل ………………………………..۲۱
۲-۵) آنتنهاي سيمي……………………………………………….۲۲
۲-۶) موقعيت آنتن در موبايل………………………………..۲۴
۲-۷) حجم آنتن…………………………………………………۲۷
۲-۸) انواع كلاسهاي آنتنهاي موبايل……………………..۲۹
فصل ۳ – توصيف كيفي و تحليل عملكرد آنتن PIFA ………….34
3-1) مقدمه………………………….۳۴
۳-۲) تغييرات پورت زمين و تاثير آن روي آنتن PIFA در گوشي موبايل……. …..۳۴
۳-۳) تحليل آنتن PIFA با استفاده از مدل هاي معادل …………… …………..۴۱
۳-۴ ) روش تحليل عملكرد آنتن PIFA در اين پژوهش…………………۴۳
۳-۵) شبيه سازي يك آنتن مونوپل به كمك نرم افزار HFSS ……………44
فصل ۴ – نحوه طراحي آنتن PIFA در اين تحقيق……………………..۴۸
۴-۱) مقدمه…………………………………………۴۸
۴-۲) طراحي اوليه آنتن………………………۴۸
۴-۳) تبديل آنتن PIFA تك باند به دو باند………………۵۳
۴-۴) بهينه سازي آنتن طراحي شده……………….۵۵
۴-۵)جمع بندي……………………………….۶۶
فهرست اشكال
فصل اول – مشخصات تشعشعي يك آنتن
شكل۱-۱ نواحي اطراف يك آنتن.. ۵
شكل۱-۲ ميدانها در فاصله دور و نزديك آنتن.. ۶
شكل۱-۳ عنصر زاويه فضايي.. ۷
شكل۱-۴ نمودار قطبي پرتو تشعشعي صفحه H.. 8
شكل۱-۵ نمودار سه بعدي پرتو تشعشعي.. ۸
شكل۱-۶ يك نمونه نمودار قطبي پرتو توان. ۹
شكل۱-۷ ضريب پرتو يك منبع خطي يكنواخت. ۱۰
شكل۱-۸ الف)قطبش خطي افقي ب)قطبش خطي قائم پ)قطبش دايروي راستگرد ت)قطبش دايروي چپگرد
ج) قطبش بيضوي چپگرد ث) قطبش بيضوي راستگرد……………………………………………………………………….۱۵
فصل دوم- آنتن هاي تلفن همراه
شكل ۲-۱ آنتنهاي قرار گرفته روي زمين.. ۱۹
شكل ۲-۲ انواع آنتن هاي L وارون. ۱۹
شكل۲-۳ شبيه سازي الگوي تشعشعي و ميدان E يك گوشي تلفن نوعي در فركانس MHz 900. 20
شكل۲-۴ شبيه سازي الگوي تشعشعي و ميدان E يك گوشي تلفن نوعي در فركانس MHz 1800. 21
شكل۲-۵ (الف) آنتن مونو پل (ب) آنتن Lوارون (ج) آنتن Fوارون. ۲۲
شكل ۲-۶ شكل اوليه آنتن Fوارون مسطح.. ۲۳
شكل۲-۷ انواع موقغيت آنتن در گوشي تلفن همراه ۲۵
شكل ۲-۸ انواع موقعيت آنتن روي گوشي هاي كشويي.. ۲۶
شكل ۲-۹ رابطه ميان طول شاسي آنتن و پهناي باند در فركانس MHz1850. 27
شكل۲-۱۰ رابطه ميان طول آنتن و پهناي باند در فركانس MHz890. 28
شكل ۲-۱۱ رابطه ميان طول آنتن و پهناي باند در فركانس MHz1850. 28
شكل ۲-۱۲ (الف)دو قطبي (ب) دو قطبي تا شده (ج) حلقه. ۲۹
شكل ۲-۱۳ نمونه اي از يك آنتن شلاقي……………………..۳۰
شكل ۲-۱۴ نمونه هايي از آنتن پيچشي قرار گرفته در گوشي تلفن همراه…….۳۰
شكل ۲-۱۵ يك نمونه آنتن دروني تك باند………………..۳۱
شكل ۲-۱۶ (الف) تشعشع كننده باند بالا (ب) تشعشع كننده باند پايين (ج) مونوپل. ۳۱
شكل ۲-۱۷ نمايي از يك نمونه آنتن مركب………………..۳۲
فصل سوم – توصيف كيفي و تحليل عملكرد آنتن PIFA
شكل ۳-۱ (الف) صفحه زمين متعارف (ب) صفحه زمين اصلاح شده (تمام ابعاد به ميليمتر است ) ۳۴
شكل ۳-۲ آنتنPIFA دو باند(الف)صفحه زمين متداول (ب) صفحه زمين اصلاح شده(تمام ابعاد به ميليمتر است) ۳۶
شكل
۳-۳ VSWR اندازه گيري شده و محاسبه شده بر حسب فركانس براي آنتن PIFA تك
باند (الف)روي صفحه زمين متداول (ب) روي صفحه زمين اصلاح شده ۳۷
شكل ۳-۴ الگوي تشعشعي محاسبه شده آنتن PIFAتك باند در فركانس MHz910 (الف) صفحه زمين متداول (ب) صفحه زمين اصلاح شده ۳۸
شكل ۳-۵ نمودار VSWR آنتن دو باند(الف) باند MHz900 (ب) باند ۱۸۰۰MHz. 40
شكل ۳-۶ الگوي تشعشعي محاسبه شده براي آنتن دو باند در فركانس MHz 1920 (الف)صفحه زمين متداول (ب) صفحه زمين اصلاح شده ۴۱
شكل ۳-۷ نماي كناري آنتن PIFA. 41
شكل ۳-۸ مدل خط انتقال براي آنتن PIFA. 42
شكل ۳-۹ (الف) نتايج شبيه سازي (ب)نتايج مدل خط انتقال. ۴۳
شكل ۳-۱۰ نماي كلي يك آنتن مونوپل ساده ۴۴
شكل ۳-۱۱ نمودارVSWR آنتن طراحي شده. ۴۵
شكل۳-۱۲ نمودارre (Z) آنتن طراحي شده . ۴۵
شكل ۳-۱۳ نمودار الگوي تشعشعي آنتن به ازاي phi=0 . 46
شكل ۳-۱۴ پرتو تشعشعي آنتن بصورت سه بعدي در فركانس MHZ900. 46
فصل چهارم – نحوه طراحي آنتن PIFA در اين تحقيق
شكل ۴-۱ نمايي از آنتن PIFA اوليه طراحي شده ۴۹
شكل ۴-۲ نحوه اتصال آنتن به جعبه گوشي تلفن همراه ۴۹
شكل ۴-۳ نمودار Im(Z) در اطراف فركانس MHZ900. 50
شكل ۴-۴ نمودار Im(Z) در اطراف فركانس MHZ900. 51
شكل ۴-۵ نمودار Im(Z) در اطراف فركانس MHZ900. 51
شكل ۴-۶ نمودار Im(Z) در اطراف فركانس MHZ900. 52
شكل ۴-۷ نمودار VSWR در باند MHZ 900. 52
شكل ۴-۸ نمايي از آنتن در صفحه X-Y. 53
شكل ۴-۹ نمايش گرافيكي ميدان E در باند ۹۰۰MHZ. 54
شكل ۴-۱۰ نمايش گرافيكي ميدان E در باند ۱۸۰۰MHZ. 54
شكل ۴-۱۱ نمودار VSWR نسبت به تغيير در ارتفاع آنتن.. ۵۵
شكل ۴-۱۲ نمودار VSWR نسبت به تغيير در محل تغذيه روي باند ۱۸۰۰MHZ و ۹۰۰MHZ. 56
شكل ۴-۱۳ نمودار VSWR نسبت به تغيير در فاصله بين دو شكاف روي باند ۱۸۰۰MHZ. 57
شكل۴-۱۴ نمودار VSWR نسبت به تغييرات فاصله دو شكاف نسبت به منبع با حفظ فاصله بين دو شكاف روي باند ۱۸۰۰MHZ. 57
شكل ۴-۱۵ نمودار VSWR آنتن به ازاي مقادير مختلف پهناي اتصال كوتاه در باند MHz900…………………..58
شكل ۴-۱۶ نمودار VSWR آنتن به ازاي مقادير مختلف پهناي اتصال كوتاه در باند MHz1800………………….58
شكل ۴-۱۷ نماي كلي از آنتن طرا حي شده…….. ۵۹
شكل ۴-۱۸ نمايي از آنتن در صفحه X-Y…………….. 59
شكل ۴-۱۹ نمايي از آنتن در صفحه Z-X. 60
شكل ۴-۲۰ نمايي از آنتن در صفحه Z-Y. 60
شكل ۴-۲۱ آنتن طراحي شده در حضور جعبه رسانا ۶۱
شكل ۴-۲۲ VSWR آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند ۹۰۰MHz. 61
شكل ۴-۲۳ VSWR آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800. 62
شكل ۴-۲۴ VSWR آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz900. 62
شكل ۴-۲۵ VSWR آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800…………….۶۲
شكل ۴-۲۶ نمودار تشعشعي آنتن به dB در فضاي آزاد به ازاي phi=90 قبل از اضافه شدن جعبه رسانا( نرماليزه نشده)………..۶۴
شكل ۴-۲۷ نمودار تشعشعي آنتن به dB در فضاي آزاد به ازاي phi=90 بعد از اضافه شدن جعبه رسانا( نرماليزه نشده)……..۶۴
شكل ۴-۲۸ نمودار تشعشعي آنتن به صورت سه بعدي در فركانس MHZ 900………..65
شكل ۴-۲۹ نمودار تشعشعي آنتن به صورت سه بعدي در فركانس MHZ 1800 ………65
دانلود فايل
