شکل(۳-۱۴) نمای دستگاه شماره ۲
منطق کنترلی در این قسمت می تواند به صورت فازی و یا قطع و وصلی باشد که در دستگاه کنترلرth500 قابل تنظیم است. دستگاه کنترلر th500 دارای تنظیمات متعددی مانند تنظیم دما و رطوبت, تنظیم مودهای کنترلی, نمایش های گرافیکی و نمودارها, برنامه پذیری وغیره می باشد که اطلاعات بیشتر در این رابطه در پیوست ۱ آورده شده است.
در این سیستم جمع آوری اطلاعات سنسور مورد مطالعه توسط اهم متری که دارای خروجی فیبر نوری به کامپیوتر می باشد و امکان ذخیره اطلاعات به سرعت هر ۵/۰ ثانیه را می دهد انجام گرفته است. دیتاهای ذخیره شده در قالب یک فایل نوشتاری در اختیار قرار میگیرد که با وارد کردن این دیتا ها در نرم افزار اکسل نمودارهای مربوط به هر آزمایش بدست آمده و در فصل مربوط به گزارش آزمایشات آورده شده است.
۳-۳-۳ دستگاه اندازه گیری شماره سه
دستگاه سومی که استفاده شد جهت انجام تست هایی نظیر تاثیر مزاحمت ها, خلا و حد تشخیص سنسور بود که احتیاج به محفظه ای کوچک و قابل کنترل داشت. این سیستم نیز یک سیستم دست ساز شامل یک محفظه شیشه ای کوچک, یک موتور خلا, یک خشک کن, تعدادی لوله هیدرولیک و اتصالات درزگیری شده است و همچنین اهم متری با دقت بسیار بالا جهت اندازه گیری تغییرات مقاومت در این مجموعه قرار دارد. نحوه اندازه گیری و نوع آزمایشات که با این سیستم انجام شده است در فصل مربوط به نتایج آورده می شود.شکل (۳-۱۵)
۳-۳-۴ دستگاه اندازه گیری شماره چهار
و در نهایت, اندازه گیری و کالیبراسیون نهایی سنسور ها توسط دستگاه مرجع تولید رطوبت که از استانداردهای اولیه محسوب می شود انجام شد.
شکل (۳-۱۵) تصویر دستگاه اندازه گیری شماره ۳
تصویر دستگاه در شکل (۳-۱۶) آورده شده است. این دستگاه از شرکت RENSE INSTRUMENTS و مدل S-503 می باشد. این دستگاه شامل یک سنسور لایه نازک خازنی ویک کنترلر حلقه بسته برای تعدیل جریان هوا در طول محفظه اشباع و خشک کننده می باشد. یک فن دائما هوای داخل محفظه تست را برای داشتن ماکزیمم رطوبت و دمای متعادل تهویه می کند. در کنار این دستگاه از مولتیمتر دیجیتال شرکت Agilent مدل ۳۴۴۰۱A با دقت بسیار بالا جهت اندازه گیری تغییرات مقاومت استفاده شده است.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل (۳-۱۶) تصویر دستگاه اندازه گیری مرجع شماره ۴
در فصل آینده نتایج آزمایش های انجام شده توسط هر یک از این دستگاه ها به طور کامل آورده شده و مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
فصل چهارم
۴- شبیه سازی و آزمایش ها
۴-۱ بررسی عملکرد سنسور از دیدگاه تئوری
سه مکانیزم اصلی برای حرکت الکترون در نانو لوله کربنی اثبات شده است.که شامل تونل زنی کوانتومی^[۲۵] , رسانایی شاتکی _ ریچاردسون^[۲۶] و رسانایی پول_ فرنکل^[۲۷] می باشد.
در میدان های الکتریکی ضعیف حرکت الکترون ها با مکانیزم تونل زنی کوانتومی غالب است. الکترون ها با تونل زنی بین سطوح کوانتومی در نانو لوله ها عبور می کنند. جریان بسیار کم اما مقاومت زیاد است. نمایی از سنسور و محل هایی که تونل زنی رخ می دهد در شکل (۴-۱) آورده شده است.
شکل (۴-۱) نمایی از حرکت الکترون و تونل زنی کوانتومی در سنسور
افزایش میدان الکتریکی به رسانایی شاتکی _ریچاردسون می انجامد, که در آن عمدتا انتقال بین باند هدایت نانو لوله اتفاق می افتد. در جریان ها و ولتاژهای بالاتر مکانیزم سوم انتقال به نام رسانایی پول_فرنکل شروع به غلبه می کند. در این مرحله الکترون ها بر روی نقص ها در سطح نانو لوله کربنی به دلیل میدان الکتریکی موضعی بالا پرش می کنند و سپس در طول نانو لوله کربنی مسیر خود را ادامه می دهند. الکترون ها همچنین می توانند بین مولکول های روی نانو لوله فرار کنند.
با توجه به اینکه نحوه محاسبه تغییرات سنسور توسط اهم متر دنبال شده است انتظار میرود مکانیزم حرکت الکترون در تمام آزمایشات انجام شده به روش تونل زنی کوانتومی انجام شده باشد.
برای توجیه افزایش مقاومت نانو لوله کربنی با رطوبت می توان گفت اغلب نانو لوله ها به عنوان نیمه هادی هایی از نوع p در نظر گرفته می شوند که با بهره گرفتن از آزمایش اثر هال نیز این موضوع گزارش شده است. مولکول های آب جذب شده بر روی سطح نانو لوله, مقداری بار الکترونی به نانو لوله منتقل می کنند. به دلیل اختلاف پتانسیل بین نانو لوله و مولکول آب در اثر انتقال بار, تعداد حفره های موجود در نانو لوله کمتر و منجر به افزایش مقاومت می شود. نمایی از روند جذب مولکول آب بر روی نانو لوله کربنی در شکل (۴-۲)آورده شده است.
الکترود
الکترود
کانال رسانایی
نانو لوله کربنی
لایه تخلیه
شکل(۴-۲) نمایی از روند جذب مولکول آب بر روی نانو لوله کربنی
در همین خصوص آقای ژاوو[۴۶] و همکارانش با بهره گرفتن از تئوری تابعی چگالی و تقریب چگالی موضعی رفتار نانو لوله کربنی در برابر آب را در سه کایرالیتی مختلف مورد بررسی قرار داده اند

شکل(۴-۳) فاصله تعادلی مولکول آب و نانو لوله برای سه کایرالیتی متفاوت
همانگونه که در شکل (۴-۳) مشاهده می شود, چگالی الکترون های والانس برای مولکول آب جذب شده بر روی نانو لوله کربنی به تصویر در آمده است. مولکول آب بر روی سطح بیرونی نانو لوله کربنی پایدار شده است و در فاصله بین مولکول آب و نانو لوله کربنی هیچگونه همپوشانی چگالی الکترون وجود ندارد که نشان می دهد هیچ پیوند شیمیایی بین این دو وجود ندارد. همچنین با توجه به نمودار می توان نتیجه گرفت که کایرالیتی و اندازه نانو لوله تاثیری بر پروسه جذب مولکول آب ندارد.
در این گزارش همچنین میزان تبادل بارQ , انرژی جذبE_a و فاصله تعادلی مولکول آب با نانو لوله کربنی d محاسبه شده است که در جدول (۴-۱) آورده شده است.
جدول(۴-۱) مقدار فاصله تعادلی مولکول آب و نانو لولهd , انرژی جذبE_a , تبادل بارQ در کایرالیتی های مختلف

(۱۷,۰)

(۵,۵)

(۱۰,۰)

chirality

۲.۶۹

۲.۶۸

۲.۶۹

d(Å)

۱۲۷

به طور کلی طراحی آنتن­های سرپینسکی کوتاه شده بسیار شبیه آنتن­های شکل وارونه می­باشند. شکل (۲-۵۳) ساختار یک آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده را نشان می­دهد، که در این ساختار آنتن به صورت عمود بر صفحه زمین قرار دارد. آنتن سرپینسکی مورد استفاده در این ساختار از درجه چهارم می­باشد. به طورکلی استفاده از اتصالات کوتاه در این آنتن علاوه بر اینکه باعث فشرده شدن آنتن می­گردد، منجر به بهبود خواص تشعشعی این آنتن نیز می­ شود.
آنتن طراحی شده در شکل (۲-۵۳) دارای طولی برابر با ۴۰ می­باشد. ارتفاع از سطح زمین برای این آنتن نیز برابر با ۵/۰ می­باشد. دی­الکتریک استفاده شده در این نوع آنتن از نوع FR4 می­باشد، که با مشخصات آن در بخش­های قبل آشنا شدیم. صفحه زمین این آنتن نیز به صورت یک صفحه مربعی با اندازه اضلاع ۱۵ می­باشد.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل ۲-۵۳ : آنتن سرپینسکی کوتاه شده عمودی [۹]
در ادامه به بررسی نتایج اندازه ­گیری برای آنتن سرپینسکی کوتاه شده عمودی، با پارامترهای طراحی بالا می­پردازیم. شکل (۲-۵۴) نتایج حاصل از اندازه ­گیری تلفات را برای آنتن سرپینسکی کوتاه شده عمودی، برای حالت­های مختلف نشان می­دهد. همان­طور که در این شکل مشاهده می­کنید، فرکانس­های رزنانس در این ساختار نیز دارای خواص متناوب لگاریتمی می­باشد. نکته قابل توجه دیگر در خصوص این آنتن، تغییرات تند در امپدانس ورودی می­باشد. علت این ویژگی، (ضریب کیفیت) بالای این ساختار در مقایسه با آنتن سرپینسکی معمولی می­باشد، که در نتیجه کاهش سطح تشعشعی این آنتن، بدست می ­آید. از آنجا که پراب تغذیه دارای یک خاصیت سلفی زیاد برای فرکانس­های بالا می­باشد، لذا به منظور تطبیق در فرکانس­های بالا انتخاب سیستم تغذیه مناسب از اهمیت خاصی در این آنتن­ها برخوردار است. همان­طور که در شکل (۳-۵۴) مشاهده می­کنید./ فرکانس­های رزنانس اندازه ­گیری شده برای این آنتن برابر است با ۷۷/۱ و ۴۳/۳ و ۷۳/۶ و ۲/۱۲٫ که به ترتیب برای این آنتن به تأثیر پراب تغذیه در فرکانس­های بالا برمی­گردد.
نکته قابل توجه برای این آنتن خواص تطبیق در اولین باند رزنانسی می­باشد. علت ویژگی را می­توان با توجه به توزیع جریان توضیح داد. در آنتن سرپینسکی کوتاه شده بدلیل برش عرضی آنتن، با پیدیه انعکاس از لبه­ها در باند اول فرکانسی مواجه هستیم، که این باعث خراب شدن خواص تشعشعی از جمله امپدانس ورودی برای اولین باند رزنانسی می­ شود. برای از بین بردن این جریان در لبه­ها از اتصالات کوتاه بین پچ و زمین در محل لبه آنتن استفاده می­ شود. شکل (۲-۵۳) این اتصال کوتاه را نشان می­دهد. با توجه به مقایسه­ ای که در شکل (۲-۵۴) برای تلفات بازگشتی این آنتن در حضور اتصال کوتاه نشان داده شده است. به راحتی مشاهده می­کنید که با حضور اتصال کوتاه تلفات بازگشتی برای این آنتن در اولین باند به شدت بهبود یافته است. علاوه بر این، استفاده از اتصال کوتاه باعث ایجاد یک جابجایی فرکانسی نیز می­گردد. برای مثال در ساختار این آنتن، فرکانس رزنانس باند اول از ۰۵/۱ به ۷۷/۱ جابه­جا می­ شود. نکته قابل توجه دیگر عدم تأثیر اتصال کوتاه برای باندهای رزنانسی دوم و سوم می­باشد. شکل (۲-۵۵) میدان­های شیبه­سازی شده برای آنتن سرپینسکی اتصال کوتاه شده، را نشان می­دهد.
شکل (۲-۵۶) پترن تشعشعی اندازه ­گیری شده را برای این آنتن در هر چهار باند رزنانسی نشان می­دهد. همان­طور که در این شکل مشاهده می­کنید، به دلیل ساختار غیر متقارن این آنتن، پترن تشعشعی دارای گلبرگ­های اصلی غیر متقارن می­باشد.
شکل ۲-۵۴ : تلفات بازگشتی، آنتن سرپینسکی ساده (a)، آنتن سرپینسکی نصف شده (b)، آنتن سرپینسکی کوتاه شده عمودی با © و آنتن سرپینسکی کوتاه شده عمودی با (d) [9]
شکل ۲-۵۵ : توزیع میدان برای آنتن سرپینسکی کوتاه شده عمودی [۹]
شکل ۲-۵۶ : پترن تشعشعی آنتن سرپینسکی کوتاه شده عمودی [۹]
۲-۱۱-۲- آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده صفحه­ای
شکل (۲-۵۷-) یک نمونه آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده صفحه­ای را نشان می­دهد. تفاوت اصلی این ساختار با آنتن نشان داده شده در بخش قبل در این است که در این آنتن صفحه زمین با صفحه آنتن موازی می­باشد. پارامترهای طراحی در این آنتن مانند طول پچ، نوع دی­الکتریک زیرلایه، همانند آنتن بخش قبل می­باشد. تنها تفاوت این آنتن با آنتن بخش قبل در ارتفاع از سطح زمین می­باشد که در این آنتن برابر با ۱۴ می­باشد.
نتایج حاصل از اندازه ­گیری برای این آنتن در شکل (۲-۵۸) نشان داده شده است. همان­طور که در این شکل مشاهده می­کنید، فرکانس­های رزنانس برای ساختار صفحه­ای برابر با ۵۲/۱ و ۲۳/۳ و ۴۹/۵ و ۹ می­باشد. علت تفاوت ناچیزی که در فرکانس­های رزنانس این ساختار با ساختار عمودی در بخش قبل، وجود دارد. بدلیل تفاوت این دو ساختار در ارتفاع از سطح زمین می­باشد. شبیه­سازی میدان این ساختار، نتایج مشابهی با شکل (۲-۵۵) را نشان می­دهد. پترن تشعشعی برای این ساختار نیز در شکل (۲-۵۹) نشان داده شده است.
۲-۱۱-۳- آنتن صفحه­ای پارانی^[۲۸]
نمونه دیگری از انتن­های فرکتالی که به منظور ایجاد خواص چندبانده مورد استفاده قرار می­گیرند، آنتن­های پارانی می­باشند. در این آنتن­ها همانند بخش قبل می­توان با بهره گرفتن از اتصالت کوتاه خواص تشعشعی را بهبود داد. ساختار کلی این آنتن پارانی صفحه­ای در شکل (۲-۵۷-) نشان داده شده است. نتایج اندازه ­گیری شده برای تلفات بازگشتی، این آنتن به همراه ساختار عمودی متناظر با آن در شکل (۲-۶۰) نشان داده شده است. با توجه به این شکل، به راحتی قابل مشاهده می­باشد که ساختار عمودی این آنتن دارای تطبیق امپدانس بهتری نسبت به ساختار صفحه­ای آن می­باشد.
در ادامه با یک نمونه کاربرد اتصالات کوتاه در آنتن پارانی عمودی، به منظور بهبود پهنای باند این آنتن آشنا می­شویم. در آنتن پارانی عمودی همانند آنتن سرپینسکی کوتاه شده، بدلیل انقطاع جریان در لبه­های آنتن، خواص تشعشعی این آنتن خراب می­ شود که برای رفع این مشکل از اتصالات کوتاه برای انتقال جریان به زمین در لبه­های آنتن استفاده می­ شود. شکل (۲-۶۱) ساختار کلی آنتن پارانی عمودی را نشان می­دهد که در این آنتن از دو اتصال کوتاه به منظور انتقال جریان از لبه­های آنتن به زمین، استفاده شده است.
شکل ۲-۵۷ : آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده صفحه­ای (a) و آنتن صفحه­ای پارانی (b) [9]
شکل ۲-۵۸ : تلفات بازگشتی برای سرپینسکی کوتاه شده صفحه­ای، حاصل از اندازه ­گیری ()، حاصل از شبیه سازی (b) و تلفات بازگشتی برای آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده عمودی ©[9]
شکل ۲-۵۹ : پترن تشعشعی اندازه ­گیری شده برای آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده صفحه­ای [۹]
اتصال کوتاه دوم در آنتن پارانی عمودی باعث تولید یک مد اضافی می­ شود، که مسیر جریان این مد به صورت خط پر در شکل (۲-۶۱) نشان داده شده است. این مد اضافی که دارای فرکانس رزنانسی بسیار نزدیک به اولین مد ساختار پارانی عمودی می­باشد، باعث افزایش پهنای باند فرکانسی در آنتن پارانی می­ شود. این ویژگی را می­توان در نتایج به دست آمده برای آنتن پارانی اتصال کوتاه شده، در شکل (۲-۶۲) مشاهده کرد. نتایج اندازه ­گیری، افزایش پهنای باند ۳۰% را برای اولین باند فرکانسی نشان می­دهد. با تغییر محل اتصال دوم در آنتن پارانی در شکل (۲-۶۱)، می­توان فرکانس رزنانس مد جدید را جابه­جا کرد و از طریق پهنای باند را برای اولین مد کنترل نمود.
همان­گونه که در بخش­های قبل نیز بیان شد، بدلیل ناچیز بودن جریان در محل اتصالات کوتاه برای مدهای دوم و سوم، حضور اتصالات کوتاه، تأثیری بر مدهای دوم و سوم ندارد. پترن تشعشعی برای سه باند اول آنتن پارانی عمودی در شکل (۲-۶۳) نشان داده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده برای آنتن پارانی با دو اتصال کوتاه، به دلیل افزایش پهنای باند این آنتن در اولین باند، از این آنتن می­توان برای پوشش باندهای استفاده کرد.
شکل ۲-۶۰ : تلفات بازگشتی برای آنتن صفحه­ای پارانی، حاصل از اندازه ­گیری ()، حاصل از شبیه­سازی (b) و تلفات بازگشتی برای آنتن عمودی پارانی ©[9]
شکل ۲-۶۱ : ساختار کلی آنتن عمودی پارانی [۹]
شکل ۲-۶۲ : تلفات بازگشتی برای آنتن پارانی اتصال کوتاه شده [۹]
شکل ۲-۶۳ : پترن تشعشعی برای آنتن پارانی عمودی با دو اتصال کوتاه، برای میدان (به صورت خط پر) و میدان (به صورت خط­چین) [۹]
در این فصل با چند نمونه از آنتن­های بهبود یافته چند بانده آشنا شدیم. به طور کلی هدف از تمامی تغییراتی که در ساختارهای فرکتالی ساده داده شد، ایجاد خواص تشعشعی بهتر مانند پهنای باند بیشتر برای باندهای مختلف، ایجاد پترنی یکسان برای تمامی باندها و در نهایت کاهش تلفات بازگشتی در فرکانس رزونانس مختلف می­باشد.
امروزه مطالعات زیادی به منظور بهبود بیشتر خواص فوق در آنتن­های فرکتالی انجام می_­­­گیرد. که در اغلب این مطالعات هدف ارائه ساختار فرکتالی مناسب برای کاربردهای مخابرات سیار می­باشد.
در ادامه این سمینار با چند نمونه از ساختارهای فرکتالی سه بعدی آشنا می­شویم. مزیت اصلی استفاده از این ساختارها کاهش شدید ابعاد آنتن، در مقایسه با ساختارهای فرکتالی دو بعدی می­باشد.
فصل سوم
۳-۱- مقدمه
به طور کلی با مشاهده طبیعت اطراف با بعضی از هندسه­های خود متشابهی برخورد می­کنیم، که از آنها می­توان به هندسه­های فرکتالی یاد کرد. برای مثال می­توان به ساختار فرکتالی شاخه درختان و اشکال مختلف ابرها اشاره کرد. اولین بار ساختارهای فرکتالی توسط مندلبرت^[۲۹] در سال ۱۹۷۵ معرفی شدند، که این ساختار دارای اشکالی بودند، که هر بخشی از انها ویژگی­های کل ساختار را در یک مقیاس کوچکتر دارابود. این تعریف یک خاصیت مهم این ساختارها را معرفی می­کرد، که آن وجود خاصیت خودتشابهی در این ساختارها می­باشد. امروزه از هندسه­های فرکتالی در علوم زیادی استفاده می­ شود. بدون شک یکی از شاخه­هایی که هندسه­های فرکتالی در آنها تأثیر زیادی گذاشته است، الکترومغناطیس و انتشار امواج است. وجود خواص ذاتی هندسه­های فرکتالی، باعث ایجاد ویژگی­های مناسبی در تشعشع کننده­ها و آنتن­ها می­کردد که سبب می­ شود این ادوات عملکرد بهتری را در محیط انتشاری داشته باشند. به طور کلی استفاده از ساختارهای فرکتالی در آنتن­ها باعث ایجاد خواص زیر می­ شود:
۱- کوچک کردن ابعاد آنتن
۲- ایجاد خواص چند بانده
۳-۲- بررسی خاصیت چندبانده بودن ساختار فرکتالی مربعی
همان­طور که در قبل اشاره شد، ساختار فرکتالی مربعی علاوه بر کوچک سازی آنتن، باعث چندبانده شدن آنتن می­گردد. در واقع ساختار فرمتالی مربعب ام دارای قسمت جدا از هم می­باشد، که هر کدام به صورت مستقل (با فرض صرف نظر کردن از کوپلینگ متقابل بین قسمت­ های مختلف) رزنانس می­ کنند و باعث ایجاد یک آنتن چندبانده می­گردند. درواقع آنتن فرکتالی مربعی در تکرار ام دارای رزنانس اصلی می­باشد. البته باید دقت داشت که علاوه بر این رزنانس­ها، رزنانس­های دیگری ناشی از مدهای مرتبه بالاتر نیز وجود دارند. برای مثال، آنتن فرکتال مربعی در تکرار اول دارای دو فرکانس اصلی ناشی از مربع داخلی و حلقه مربعی بیرونی می­باشد و همچنین دارای یک فرکانس مرتبه بالا ناشی از رزنانس دوم حلقه مربعی بیرونی است. منحنی معرف تلفات بازگشتی برای آنتن فرکتالی مربعی در تکرار اول به همراه توزیع جریان برای هر سه مد رزنانسی در شکل (۳-۱) نشان داده شده است.
(الف) تلفات بازگشتی برای آنتن فرکتالی مربعی در تکرار اول
(ب) توزیع جریان بر روی تشعشع کننده آنتن فرکتالی مربعی اول؛ (۱) مد رزنانس اول، (۲) مد مرتبه بالا، (۳) مد رزنانس دوم
شکل ۳-۱ : تلفات بازگشتی و توزیع جریان برای آنتن فرکتالی مربعی در تکرار اول
با توجه به توزیع جریان­های داده شده در شکل (۳-۱)، می­توان مقادیر تقریبی فرکانس­های رزنانس را برای آنتن فرکتالی در تکرار اول توسط روابط زیر محاسبه کرد:
در روابط فوق به ترتیب معرف طول متوسط مسیر جریان برای مد رزنانسی اول و دوم می­باشند، که به صورت تقریبی از روابط زیر بدست می­آیند:
از طرفی دیگر در روابط (۳-۱) و (۳-۲)، ضریب دی­الکتریک مؤثر زیرلایه بوده که توسط رابطه زیر محاسبه می­گردد:
در این رابطه برابر عرض پچ مربعی () بوده و و نیز به ترتیب ارتفاع و ضریب دی­الکتریک زیرلایه­ای است که پچ تشعشعی بر روی آن قرار دارد.
با توجه به نتایج داده شده در شکل (۳-۱)؛ جهت حذف مدهای مرتبه بالا و تطبیق مناسب در مدهای تشعشعی اصلی، استفاده از ساختار تغذیه مناسب در آنتن فرکتالی مربعی، از اهمیت فراوانی برخوردار است. به طور کلی روش­های متعددی جها تغذیه آنتن­های مایکرواستریپ وجود دارند که از آن جمله می­توان به روش تغذیه با کابل هم­محور، تغذیه با خط مایکرو استریپ، تغذیه با بهره گرفتن از کوپلینگ از طریق روزنه^[۳۰]و تغذیه با بهره گرفتن از تزویج الکترومغناطیسی اشاره کرد.
۳-۳- آنتن فرکتالی چندبانده
از جمله ساختارهای فرکتالی دیگری که در طراحی آنتن­ها مورد استفاده قرار می­گیرند، ساختارهای فرکتالی خود متشابه می­باشند. وجود خاصیت خود متشابه بودن این ساختارها باعث ایجاد خواص چند بانده در آنتن­های منتجه می­گردد. در این ساختارها با توجه به درجه تکرار الگوریتم فرکتالی، تعداد عملکرد آنتن مشخص می­گردد. در شکل (۲-۲) با دو نمونه از ساختارهای فرکتالی چندبانده می­شویم.
(الف) ساختار فرکتالی سرپینسکی در چهار تکرار اول [۱۰]
(ب) ساختار فرکتالی خود متشابه مربعی در سه تکرار اول [۱۲]
شکل (۳-۲) دو نمونه از ساختارهای فرکتالی چندبانده
امروزه با افزایش کاربرد آنتن­های فرکتالی چندبانده در سیستم­های مخابرات سیار و سیار سیستم­های مخابراتی مانند ، روش­های متنوعی جهت افزایش پهنای باند و بهبود خواص چندبانده این آنتن­ها معرفی شده است. از جمله این روش­ها می­توان به پشته سازی کردن­­^[۳۱] آنتن­های فرکتالی، ایجاد اختلال در صفحه زمین، تغییر مقیاس آنتن در تکرارهای مختلف، ایجاد اتصالات بین پچ و صفحه زمین در مکان­های مشخص، استفاده از ساختارهای سرپینسکی دایره­ای و چندین روش دیگر اشاره کرد که علاقه­مندان برای کسب اطلاعات بیشتر می­توانند به مرجع [۹] رجوع کنند.
در تمامی ساختارهای فرکتالی چندبانده فوق، پلاریزاسیون از نوع خطی می­باشد. به منظور بهره­مندی از خواص پلاریزاسیون دایروی، که در فصل قبل به آنها اشاره شد و همچنین استفاده از خواص چندبانده ساختارهای فرکتالی، در این پروژه ساختار فرکتالی جدیدی با نام ساختار فرکتالی مربعی، معرفی می­گردد که در ادامه ضمن بررسی این ساختار با خواص تشعشعی آن آشنا می­شویم.
۳-۴- ساختار فرکتالی مربعی
در این بخش هدف معرفی ساختار فرکتالی مربعی، ارائه شده در این پروژه می­باشد. به طور کلی در این پروژه، به منظور ایجاد آنتن دوبانده در باندهای ۴۵/۲ و ۸/۵، ساختار فرکتالی جدیدی معرفی می­گردد. ساختار این فرکتال مربعی در شکل (۳-۳) نشان داده شده است. این ساختار فرکتالی در واقع از یک سری حلقه­های مربعی تودرتو تشکیل شده است. استفاده از این حلقه­های تودرتو باعث می­گردد تا آنتن منتجه علاوه بر خاصیت چندبانده بودن دارای ابعاد کوچکتری در مقایسه با یک پچ مربعی ساده باشد. عملگر^[۳۲] تولید این ساختار فرکتالی نیز در شکل (۳-۳- ب) نشان داده شده است. همان طور که در قبل اشاره شد، دو مزیت اصلی این ساختار ایجاد خاصیت چندبانده شدن در آنتن و همچنین کاهش ابعاد آنتن در مقایسه با یک آنتن مربعی ساده می­باشد. در ادامه به بررسی کاهش ابعاد آنتن فرکتالی در مقایسه با آنتن مربعی ساده می­پردازیم.
(الف) آنتن فرکتالی مربعی در دو تکرار اول
(ب) مولد تولید آنتن فرکتالی مربعی

انتشار و چاپ

۲

محصولات غذایی

۱۷

فلزات

۱۹

قند وشکر

۲

منسوجات

۵

جمع کل شرکتها

۱۴۹

۳-۹- آمار توصیفی
دراین تحقیق،جهت توصیف و تفسیر اطلاعات علاوه بر استفاده از جداول ونمودارهای آماری از شاخصهای مرکزی و پراکندگی یعنی میانگین،میانه،انحراف معیار، واریانس و غیره استفاده شده است(خاکی، ۱۳۸۴، ۳۲۰)..
۳-۱۰- مدل مورد استفاده در تحقیق
با توجه به مطالب مذکور در مورد متغیرهای تحقیق، مدل پژوهش به صورت زیر نشان داده میشود:

که در آن ۰β ضریب ثابت، K ارزش افزوده اقتصادی وجریان نقدی آزاد، ML اهرم مالی، G رشد و EPS عایدی هر سهم و ضریب خطا که برای هر دوره مستقل میباشد،دارای توزیع نرمال بوده و مستقل از عوامل رگرسیونی است.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۳-۱۱-آزمون فرضیه های تحقیق
برای برآورد الگوهای رگرسیون خطی دو یا چند متغیره معمولاً از روش کمترین مجذورات معمولی استفاده میشود. این روش دارای ویژگیهای مطلوب آماری مانند بهترین برآوردکننده خطی بدون تورش میباشد. روش آماری مورد استفاده در این پژوهش، روش رگرسیون چند متغیره با بهره گرفتن از داده های ترکیبی است. روش رگرسیون ترکیبی با توجه به وضعیت عرض از مبدا ( ضریب ثابت ) معادله به سه روش کلی زیر قابل انجام است:
۱.مدل تخمین تجمیعی^[۵۹]: روشی که عرض از مبداءها و ضرایب بین مقاطع و دوره ها یکسان باشد منتهی جملات خطا در طول دور ه ها و بین خطا ها متفاوت باشند. در این حالت مثل این است که ما به تعداد مقاطع ضرب در تعداد دوره ها یعنی N.T مشاهده داریم.

• مدل اثرات ثابت^[۶۰]:در این مدل هر یک از مولفه ها یک مقدار ثابت مخصوص به خود دارد و به دلیل آنکه برای کار کردن با هر یک از این مقادیر ثابت، یک متغیر مجازیدر نظر گرفته می شود، تخمین زن اثرات ثابت، تخمین زن متغیرهای مجازی حداقل مربعات نیز نامیده می شود.

• مدل اثرات تصادفی^[۶۱]:یک روش جایگزین برای تخمین مدل اثرات ثابت، تخمین مدل اثرات تصادفی است. تفاوت چنین مدلی با اثرات ثابت این است که در آن عرض از مبدأ مختص هر یک از متغیرها مقادیر ثابتی نیستند، بلکه به صورت تصادفی انتخاب می شوند.

برای انتخاب مدل تخمین مناسب تر ازبین مدلهای فوق دو آزمون زیر انجام میگیرد:
۳-۱۱-۱-آزمون لیمر^[۶۲] (آزمون برابری عرض از مبداءها):

آماره این آزمون دارای توضیح F میباشد و در واقع مثل این است که ما با دو مدل مقید و غیرمقید مواجه هستیم که در مدل مقید، عرض از مبداءها ثابت و یکسان هستند:
: مجموع مجذورات پسماندهای مدل مقید
SSR_UR : مجموع مجذورات پسماندهای مدل غیر مقید
N :تعداد مقطعها
‏T :دوره زمانی
K :تعداد متغیرهای توضیحی مدل
NT : تعداد مشاهدات تعدیل شده
حال آماره آزمون را محاسبه و با آماره حاصل از جدول مقایسه میکنیم. اگر آماره محاسبه شده بزرگتر از آماره جدول باشد فرضیه رد می شود و رد شدن به این معنی است که عرض از مبداءها برای مقاطع مختلف متفاوت میباشد. استفاده از مدل Pooling، در صورت رد شدن فرضیه ، ناسازگار بوده و کارایی هم نخواهد داشت.
۳-۱۱-۲-آزمون هاسمن^[۶۳] (گزینش بین اثرات ثابت و اثرات تصادفی):

۱۲۸

۱۴۳

E_a(meV)

۰.۰۳۳

۰.۰۳۳

۰.۰۳۵

Q(e)

جهت بررسی بهتر پدیده های مشاهده شده در آزمایشات تجربی استفاده از تئوری ها و تقریب های موجود و شبیه سازی شرایط واقعی و بررسی نتایج و اعداد ارقام بدست آمده دید بهتری را با هدف بهبود نتایج و همچنین توجیه رفتار در اختیار محقق قرار می دهد. شبیه سازی ساختارهای مولکولی, محاسبه انرژی در آن و در نهایت بدست آوردن میزان تغییرات رسانایی در شرایط مختلف همواره از زمینه های مورد توجه شیمیدانان و فیزیکدانان برای توجیه رفتار مواد مختلف به شمار می رود. به همین علت روش های حل مختلفی تا به امروز در این راستا معرفی شده است. در این خصوص شبیه سازی هایی نیز در این پایان نامه انجام شده است که پس از توضیح مفهومی تئوری ها گزارش شده است.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

برای ایجاد پیش زمینه ای جهت تفهیم بهتر هدف از این فصل, مراحل مختلف انجام شده در نرم افزار به شکل مرحله به رحله آورده شده است.
حدس اولیه برای V
خیر
حل معادله شرودینگر با DFT و LDA
بله
مقدار نهایی V
همگرایی <10 ^-۶
بدست آوردن مقدار چگالی
محاسبه رفتارI/V با معادلات گرین
محاسبه مقدار V با بهره گرفتن از معادله پواسون
۴-۱-۱ مقدمه ای بر تئوری تابعی چگالی(DFT)^[28]
اغلب تصاویر تئوری از حالت جامد و سیستم های مولکولی به صورت گازی نا همگن از الکترون هاست. تعدادی از الکترونها که بر همکنش نیز دارند, به صورت کوانتوم مکانیکی در میدان پتانسیل در حرکتند در حالی که در تئوری ساکن در نظر گرفته می شوند ( تقریب بورن -اپنهایمر). حل این مدل ها که به معنی بدست آوردن انرژی کل سیستم و انرژی تراز پایه آن می باشد و کلید اصلی محاسبه سایر ویژگی های ساختار به شمار می رود به طور کلی نیازمند استفاده از تقریبهاست. رایج ترین آنها تقریب الکترون های مستقل, تئوری هارتری و تئوری هارتری – فوک است و در واحدهای درسی محصلان رشته های فیزیک و شیمی قرار داده شده است. در ۳۰ سال گذشته روش دیگری به نام تئوری تابعی چگالی برای حل چنین مسائلی مورد توجه قرار گرفته است. این روش علاوه بر توانایی حل بسیاری از مسائل با دقت بالا به لحاظ محاسباتی نیز بسیار ساده می باشد. (حتی از روش هارتری هم ساده تر است.) همانطور که در شکل (۴-۴) دیده می شود بر اساس آمار گرفته شده پیشی گرفتن استفاده از روش DFT نسبت به روش های کلاسیک در سال های اخیر قابل توجه است.

شکل (۴-۴) مقایسه میزان تحقیقات با کلمه کلیدی DFT و هارتری-فوک[۴۷]
روشDFT در حال حاضر موفق ترین و قابل اعتماد ترین روش برای محاسبه ساختار الکترونیکی مواد و همچنین یکی از پرکاربردترین روش ها برای محاسبات ab initio از ساختار اتمها, مولکول ها, کریستال ها, سطوح و برهمکنش آنها با یکدیگر است. نامگذاری این تئوری و ارتباط آن با چگالی به این علت است که DFT یک تئوری برای توجیه ساختار الکترونیکی بر اساس توزیع چگالی الکترون, n(r), است. بر خلاف تئوری های قبل از آن که همگی بر پایه تابع موج چندین الکترونی (r₁,r₂,r₃,…)Ψ بوده اند. جزییات این توابع و فرمول های مرتبط با هریک برای روشن شدن این مطلب در ادامه آورده شده است.
این روش مکمل روش های سنتی شیمی کوانتومی است که بر اساس توابع موج چندین الکترونی بنا شده اند. هر دو روش توماس – فرمی و هارتری-فوک –اسلاتر را می توان اجداد روش DFT دانست. البته با این تفاوت که تئوری های پیشین ذاتا تقریبی هستند و DFT مدرن به لحاظ تئوری دقیق است.
در رابطه با نقاط قوت و ضعف روش DFT در مقایسه با روش های پیشین می توان گفت روش های قبلی معمولا زمانی که با سیستمی با تعداد کم اتم سروکار داریم ( ۵-۱۰ N_at ) و دقت خیلی بالایی مورد نیاز باشد, مناسبترند در حالی کهDFT برای زمانی کاربرد دارد که دقت نسبتا کمتری قابل قبول وتعداد اتم ها بیشتر(۵-۱۰ N_at ) باشد. DFTبه میزان زیادی ویژگی های مولکولی مانند: ساختار مولکولی, فرکانس های نوسان, انرژی های بمباران اتمی, انرژی های یونیزاسیون, ویژگی های الکتریکی و مغناطیسی, روند واکنش ها و غیره را پیش بینی می کند.
همچنین بلوک زیر بنایی روش های پیشین اوربیتال های تک الکترون_jψ هستند و توابع موج Ψ برای سیستم پر الکترون از این بلوک ها تشکیل شده اند. در حالی که بلوک زیر بنایی DFT چگالی الکترون n(r) و در مدل کوهن-شام اوربیتال های تک الکترون موهومی_jφ هستند.[۴۸]
۴-۱-۲ حل معادله شرودینگر
هدف به دست آوردن انرژی حالت پایه یک سیستم متشکل از تعدادی اتم توسط معادله شرودینگر غیر وابسته به زمان با در نظر گرفتن تقریب بورن _اپنهایمر است.

(۴-۱)

Ψ(r₁,r₂,…,r_N) = EΨ(r₁,r₂,…,r_N)

هامیلتونین شامل سه جمله انرژی جنبشی، بر همکنش با میدان خارجی V_ext و بر هم کنش الکترون- الکترونV_e-e است.

(۴-۲)

= –

در مطالعات غشایی، دو نوع سل مورد استفاده قرار میگیرند:
سل با انتهای بسته^[۴۴]
سل با جریان متقاطع^[۴۵]
در شکلهای ۲-۵ (الف و ب) نمای شماتیک این دو نوع سل نمایش داده میشود.

ب
الف
شکل۲-۴: الف) نمای شماتیک از سل با انتهای بسته . ب)نمای شماتیک از سل با جریان متقاطع
با توجه به تصاویر فوق، مشاهده میشود که تفاوت دو نوع سل مربوط به چگونگی برخورد جریان ورودی با سطح غشا میباشد. در سل با انتهای بسته، خوراک ورودی به صورت عمود بر غشا جریان مییابد. این سل برای فرآیندهایی با فشار عملیاتی پایین و اتمسفریک مناسب است و غالباً در فرآیندهای میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون و همچنین در فرآیندهای جداسازی گاز استفاده میشود.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

در سل با جریان متقاطع، جهت عبور جریان موازی با سطح غشا میباشد و مناسب فرآیندهایی است که اولاً حجم خوراک ورودی زیاد است و ثانیاً فشار عملیاتی بسیار بالاست. این سلها برای مطالعه غشاها و فرآیندهای نانوفیلتراسیون و اسمزمعکوس مناسب میباشند.
پس از آمادهسازی غشاهای مورد نظر، تست ارزیابی آنها انجام میگیرد. در این مرحله غشاها در شرایط عملیاتی فرایند اولترافیلتراسیون اصلاح شده با نانوذرات (غلظت خوراک ppm ۱۰ و فشار bar3) قرار گرفته و میزان شار و احتباس آنها اندازه گیری شد.
شکل۲-۵: نمای شماتیک تست عملکرد غشا]۲۶[
دستگاه فیلتراسیون موجود در آزمایشگاه به روش فیلتراسیون موازی و پیوسته است (شکل ۲-۵). در این دستگاه محلول گذرنده از غشا ابتدا درون مخزن استیل ریخته میشود. سپس غشای مورد نظر درون سل قرار میگیرد. پمپ این دستگاه میتواند تا حداکثر ۴ بار فشار روی غشا وارد کند. پس از قرار دادن غشا در سل و پر کردن مخزن از سیال مورد نظر، پمپ را روشن می‌کنیم و با دو عدد شیر موجود بر روی دستگاه فشار و دبی مورد نظر را تنظیم میکنیم. فشارسنج و مانومتر موجود در دستگاه به ما امکان اطلاع از فشار و دبی گذرنده از غشا را میدهد. دمایی که در آن عملکرد غشاها با بهره گرفتن از محلولهای تهیه شده مورد بررسی قرار گرفت ۲±۲۵ بود. شار غشا با اندازه گیری حجم آب خروجی در واحد زمان و سطحی از غشا که در برابر خوراک قرار میگیرد، محاسبه میگردد. بدست آوردن اطلاعات درست و مطمئن در پروژه های غشایی امری زمانبر و در عین حال بسیار مشکل است. عواملی که بدست آوردن اطلاعات را دشوار میکند عبارتند از:
از آنجایی که سطح غشا کم است (۲۱ سانتیمترمربع)، محصول بدست آمده دبی کمی دارد و دسترسی به مقدار مورد نظر از محلول عبوری که بتوان غلظت ماده مورد نظر جهت جداسازی در آن را محاسبه کرد، طولانی و زمانبر است.
برای هر بار آزمون سل غشایی باز میگردد تا غشا مجددا و با دقت فراوان در آن قرار گیرد، به گونهای که غشا پاره نشود و تمام فضای داخل سل آببندی شود که این مرحله نیز بسیار حساس است.
از آنجایی که غشای تهیه شده بسیار نازک بوده و میتواند در حین فرایند جاگذاری غشا و در حین فرایند جداسازی تحت فشار بخصوص در ابتدای فرایند که به یک باره فشار اعمال میشود دچار آسیب و پارگی شود. برای جلوگیری از پارگی غشا در شروع فرایند فشار را به آرامی افزایش میدهیم تا غشا به طور آنی، در معرض فشار بالا قرار نگیرد.
به دلیل افزایش دما در پی کارکرد پمپ نیاز به یک سیستم خنک کننده در سیستم احساس می‌شود لذا سیستم به یک سیستم خنک کننده یخچالی مجهز می‌باشد.

۲-۶ شار آب خالص

شار جریان خروجی از غشا از طریق توزین محلول عبوری از غشا محاسبه می‌شود. با در نظر گرفتن آنکه چگالی محلول‌های مورد آزمون حدوداً برابرkg/lit ۱ می‌باشد شار جریان عبوری از غشا از طریق رابطه زیر به دست می‌آید:
(۲-۱) J_w=
∆wحجم محلول عبوری از غشا (m³)،A سطح موثر غشا (m²) و ∆tزمان عبور محلول از غشا (h) می‌باشد. از آنجا که با افزایش فشار، شار غشا نیز افزایش می‌یابد، برای درک بهتر تراوایی غشا و حذف اثر فشار، ضریب نفوذپذیری غشا عبارت است از شار جریان عبوری از غشا بر واحد فشار، که از رابطه زیر به دست می‌آید:
(۲-۲) Lp=
: شار جریان عبوری
: فشار موثر وارده بر غشا
استفاده از رابطه فوق برای محاسبه نفوذپذیری محلول با فرض ناچیز بودن فشار اسمزی حل شونده که در اینجا فرض معقولی می‌باشد، امکان­ پذیر می‌باشد ]۶۰[.

۲-۷ احتباس

احتباس معیاری است از مقدار ماده حل شده مورد­نظر در یک محلول که توسط لایه گزینشی یعنی غشا احتباس می­ شود. در واقع میزان احتباس یک ماده نماینده خواص گزینشی غشا نسبت به آن ترکیب است و عبارت است از:
(۲-۳) R%= (1 – ×۱۰
C_pغلظت ماده مورد نظر در محلول عبوری از غشا و C_b غلظت ماده در محلول اولیه (محلول خوراک) می­باشد ]۶۰[.

۲-۸ آستانه شکست و محاسبه اندازه حفرات

در انتخاب یک غشا برای جداسازی و فیلتراسیون یک محلول، اولین مشخصه مهم اندازه قطر منافذ غشا است. در غشاها اندازه قطر منافذ بطور غیرمستقیم توسط آستانه شکست بیان می‌شود و طبق تعریف عبارت است از وزن مولکولی کوچکترین ماکرومولکولی که توسط غشا در یک شرایط عملیاتی مشخص به میزان ۹۰ تا ۹۵ درصد پس‌زده می‌شود.
موادی را که برای اندازهگیری آستانه شکست استفاده می‌شود ردیاب^[۴۶] خوانده می‌شود. موادی که به عنوان ردیاب از آنان استفاده می‌شود بایستی خصوصیات زیر را دارا باشند:
مواد مورد استفاده بایستی تا حد امکان دارای بار خنثی باشند.
اندازه کاملا مشخصی داشته باشند.
برهمکنش ردیاب با غشا تا حد امکان کم باشد تا از انسداد غشا در طول فرایند جلوگیری شود.
ردیابها بایستی در محدوده وسیعی از اندازهها (با اوزان مولکولی مختلف) در دسترس باشند.
قیمت معقولی داشته باشد]۵۹[.
هم اکنون انواع مختلفی از ردیابها در فیلتراسیون غشاها مورد استفاده قرار می‌گیرد که دکستران، پلیاتیلنگلایکول، پلیوینیلپیرولیدون و برخی پروتئینها از ردیابهای رایج در صنعت می‌باشد.
برای توصیف یک غشا با بهره گرفتن از آستانه شکست، در شرایط مشخص و ثابت از منحنی احتباس استفاده میشود که این منحنی درصد جداسازی ردیابها توسط غشا را به صورت تابعی از جرم مولکولی ردیاب نشان می‌دهد. در شکل ۲-۶ منحنی اندازه‌گیری آستانه شکست نشان داده شده است.
شکل ۲-۶: اندازهگیری آستانه شکست از طریق منحنی احتباس ردیابها
در این پژوهش از پلیاتیلنگلایکول به عنوان ردیاب استفاده می‌شود که تمامی مشخصات ذکر شده را دارا بوده و به عنوان یک ردیاب متداول در تحقیقات و صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. آزمونهای اندازهگیری آستانه شکست با بهره گرفتن از محلولهای پلیاتیلنگلایکول با وزنهای مولکولی مختلف در غلظت ppm ۵۰۰ انجام می‌گیرد.
اندازه‌گیری مستقیم میانگین قطر روزنهها در یک غشا مشکل است. قطر روزنه‌ها به طور مستقیم و یا غیرمستقیم از طریق اندازه مولکولهایی که از غشا عبور یا آن که توسط غشا احتباس می‌گردد، محاسبه میشود.
شعاع هیدرودینامیکی پلیاتیلنگلایکول که در این پژوهش به عنوان ردیاب مورد استفاده قرار می‌گیرد از رابطه زیر به دست می‌آید:]۵۹[

(۲-۴)