Computer Simulation Technology

CST

Finite Integration Technique

FIT

Finite Difference Time Domain

FDTD

Finite element method

FEM

High Frequency Structure Simulator

HFSS

Split-Ring Resonator

SRR

Bandwidth

BW

فصل اول
مقدمه
سطوح انتخابگر فرکانس[۱] ساختارهای متناوب مسطحی هستند که معمولا از تکه[۲]‌های هم اندازه یا پنجره‌هایی از جنس هادی که به صورت متناوب در یک یا دو بعد تکرار می‌شوند، تشکیل شده‌اند. قدیمی­ترین مرجع در مورد سطوح متناوب به ثبت اختراع مارکونی[۳] و فرانکلین[۴] در سال ۱۹۱۹ برای ساخت انعکاس دهنده سهموی[۵] برمی­گردد. بررسی ساختارهای متناوب تا سال ۱۹۶۰ که در آن زمان توانایی این ساختارها در کاربردهای نظامی کشف شد، پی­گیری نشد. از سال ۱۹۶۰ به بعد، سطوح انتخابگر فرکانس به طور گسترده­ای در زمینه طراحی آنتن­ها، رادار، فیلترهای فضایی، قطبی­کننده، ردوم و غیره مورد استفاده قرار گرفت. در بیشتر کاربردها، مثل مخابرات ماهواره­ای سطوح انتخابگر فرکانسی برای طراحی آنتن­های بازتابنده دوگانه[۶] استفاده می­شوند. ساخت چنین ساختارهایی در طول موج­های مایکروویو و در طراحی آنتن ها ساده است ولی در طول موج های مادون قرمز و نوری به این علت که اندازه اجزاء به کار رفته در ساختار باید در حد میکرومتر و حتی کوچکتر باشد، مشکل است و نیاز به روش­های لیتوگرافی پیشرفته دارد[۱].
(( 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. ))

سطوح انتخابگر فرکانس بسته به شکل اجزاء به کار رفته در ساختار و زیرلایه، دارای پاسخ‌های فرکانسی متفاوتی می­باشند. این سطوح به صورت فیلترهای الکترومغناطیسی­ای عمل می­ کنند که پاسخ فرکانسی آنها علاوه بر فرکانس به زاویه تابش و قطبش موج تابشی بستگی دارد. وقتی یک موج الکترومغناطیسی به این سطوح برخورد می­ کند در یک طیف فرکانسی موج را عبور می­ دهند و در طیف فرکانسی دیگر موج را منعکس می­ کنند؛ بنابراین می­توان آنها را به عنوان فیلترهای بالا گذر، پایین گذر، میان گذر و میان نگذر طراحی کرد.
در این پایان نامه در فصل ۲ شرح مختصری در مورد سطوح انتخابگر فرکانس و عوامل موثر در طراحی این ساختارها داده می­ شود و در ادامه این فصل کاربردهای این ساختارها در بازه­های مختلف فرکانسی بررسی می­شوند. یکی از این کاربردها، طراحی فیلترهای چندبانده مایکروویو است که در این فصل ساختارهای متفاوتی که در سالهای گذشته پیشنهاد شده، بررسی ­می­ شود.­ در فصل ۳ تئوری پایه­ای ساختارهای متناوب فضایی بررسی می­ شود. در فصل ۴ فیلترهای یک بانده مایکروویو طراحی شده و با نرم­افزار CST شبیه­سازی­های مربوطه انجام می­ شود. در این فصل پارامترهای مهم برای رسیدن به مشخصات مطلوب فیلتر یک بانده میان­نگذر بررسی شده است. در فصل ۵ دو روش برای طراحی فیلتر میان­نگذر دوبانده تحلیل و بررسی شده و نتایج طراحی با بیان معایب و مزایا آورده شده است و سرانجام در فصل ۶ نتایج و پیشنهادها برای ادامه پروژه ارائه خواهد شد.
فصل دوم
سطوح انتخابگر فرکانس
در این فصل، در بخش اول سطوح انتخابگر فرکانس معرفی شده و عوامل مهم برای طراحی چنین ساختارهایی بررسی می­ شود. در بخش دوم، چگونگی تحریک ساختارهای متناوب شرح داده می­ شود. در بخش سوم، آرایه های مکمل و در بخش چهارم چگونگی تشکیل منحنی تشدید بررسی می­ شود. در نهایت، در بخش پنجم کاربردهای گسترده این ساختارها همراه با توضیحات مفصلی در مورد چگونگی طراحی فیلترهای چندبانده بیان خواهد شد.
۲-۱ معرفی سطوح انتخابگر فرکانس
سطوح انتخابگر فرکانس ساختارهای مسطح متناوبی­ هستند که شبیه فیلترهای الکترومغناطیسی عمل می­ کنند. این سطوح همانطور که در شکل ۲-۱ مشاهده می­ شود، از تکه‌های هم اندازه­ای که در یک یا دو بعد به طور متناوب چیده شده ­اند و یا از پنجره­های هم اندازه‌ای که در یک صفحه هادی ایجاد شده ­اند، تشکیل می­شوند. پاسخ فرکانسی سطوح انتخابگر فرکانس متناسب با شکل اجزاء به کار رفته در ساختارشان، به چهار نوع فیلتر طبقه بندی می­شوند: میان نگذر، میان گذر، پایین گذر و بالا گذر (شکل ۲-۲). برای طراحی این ساختارها، توجه به دو نکته ضروری است: ۱- چگونگی کنترل کردن پاسخ فرکانسی، ۲- جلوگیری از لوب ساینده[۷].
شکل ۲-۱ ساختارهای سطح انتخابگر فرکانس: (الف) آرایه­ای از تکه­ها، (ب) آرایه­ای از پنجره­ها [۱]
شکل ۲-۲ چهار نوع فیلتر سطح انتخابگر فرکانس . مواد هادی با رنگ سیاه نشان داده شده اند [۲]
۲-۱-۱ چگونگی کنترل پاسخ فرکانسی سطوح انتخابگر فرکانس
در کنترل پاسخ فرکانسی سطوح انتخابگر فرکانس باید چهار عامل را در نظر داشت: شکل اجزاء بکار رفته در ساختار متناوب، دی­الکتریکی که به عنوان زیر لایه در این ساختارها مورد استفاده قرار می گیرد، ضریب هدایت اجزاء بکار رفته و زوایای تابش موجی که به ساختار تابیده می­ شود. شکل جزء (تکه یا پنجره) نقش اساسی در طراحی سطوح انتخابگر فرکانس دارد. ضریب هدایت جزء و ثابت دی الکتریک زیر لایه نیز تاثیر زیادی در طراحی و ساخت سطوح انتخابگر فرکانس دارند. همچنین عملکرد سطوح انتخابگر فرکانس در زوایای متفاوت تابش موج یک معیار مهم طراحی است که باید در نظر گرفته شود.
۲-۱-۱-۱ شکل سطوح انتخابگر فرکانس
شکل اجزاء هادی بکار رفته در ساختار متناوب، متفاوت است. همانطوری که در شکل ۲-۳ مشاهده می­ شود، شکل اجزاء به طور کلی به چهار گروه دسته بندی می­شوند: ۱- چند قطبی­ها مثل دوقطبی­ها و سه قطبی­ها، ۲- حلقوی­ها مثل حلقه­های مربعی و دایروی، ۳- صفحه­ای­ها که معمولا به شکل تکه یا پنجره هستند. به عنوان نمونه تکه­های دایروی و پنجره­های مربعی و ۴- ترکیبی­ها که برای بالا بردن عملکرد سطوح انتخابگر فرکانس از این نوع استفاده می­شوند. هر کدام از اشکال، خصوصیات فرکانسی منحصر به فرد خودشان را دارند. جدول ۲-۱ عملکرد اشکال رایج را برای یک سطح انتخابگر فرکانس یک لایه ساده (بدون لایه دی الکتریک) نشان می­دهد. در این جدول عملکرد هر شکل از ۱ (بهترین) تا ۴ (ضعیفترین) درجه بندی شده است. در جدول ۲-۱، منظور از پایداری زاویه­ای
شکل ۲-۳ انواع اجزاء [۱]
جدول شماره ۲-۱ عملکرد سطح انتخابگر فرکانس ها با اشکال متفاوت (یک سطح انتخابگر فرکانس بدون لایه دی الکتریک) [۲]

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...