ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات (PSO)

ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات (PSO)

تحلیل،شبیه سازی و ساخت آنتن میکرواستریپ بهینه شده با رولایه متامتریال و استفاده از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات (PSO)نوع فایل: word (قابل ویرایش)تعداد صفحات : 182 صفحهچکیدهآنتن
های میکرواستریپ به دلیل ویژگی منحصر به فردی مانند هزینه ساخت مناسب و
وزن کم دارند، به ویژه در سیستم های بی سیم بسیار مورد استفاده قرار می
گیرد. یکی از معایب این آنتن بهره نامناسب آن است. تلاش های بسیاری جهت
افزایش بهره این آنتن صورت گرفته است، یکی از این موارد، استفاده از ساختار
فرامواد به عنوان رولایهآنتن است. فرامواددارای ساختاری متشکل از
اشکال هندسی هستند که ابعاد هر سلول واحد آن از طول موج فضای آزاد بسیار
کوچک تر است. این مواد در بازه فرکانسی خاصی دارای ضریب شکست و گذردهی
الکتریکی و نفوذ پذیری مغناطیسی منفی هستند. این امر سبب می شود که امواج
برخوردی به ساختار فراماده به صورت بازگشتی منتشر شود. جهت استخراج این
پارامترها روش های مختلف مورد بررسی قرار می گیرند و روش NRWبه دلیل این
که پاسخ مناسبی ارائه می دهد، استفاده می شود. در این پروژه چهار سلول
فراماده جدید معرفی می شوند. جهت بهبود عملکرد ساختار فراماده از الگوریتم
بهینه سازی تجمع ذراتاستفاده می شود. این الگوریتم از رفتار طبیعی
موجودات الهام می گیرد. در این روش بهینه سازی ذرات در جستجوی بهترین مکان
که بیشترین تطبیق را با تابع شایستگی دارد، هستند. در این پایان نامه،
کمینه مقدار توان تلفات بازگشتی به عنوان تابع شایستگی تعریف می شود. این
الگوریتم از دو نرم افزار مطلب و HFSS به طور همزمان استفاده می نماید. این
دو نرم افزار از طریق لینک API و زبان واسط VBS به یکدیگر متصل شده و
الگوریتم بهینه سازی اجرا می شود. شرایط مرزی متفاوتی برای این الگوریتم
تعریف می شود، در این پایان نامه جهت افزایش بازده الگوریتم بهینه سازی از
دیواره های غیر قابل تشخیص استفاده شده است. دامنه حرکت ذرات و سرعت آن ها
با توجه به ساختار آنتن تعیین می شود. خروجی برنامه مطلب به عنوان نقطه
بهینه برگزیده می شود. سپس با توجه به فرکانس نوسان سلول واحد فراماده،
ابعاد آنتن میکرواستریپ محاسبه می شود. با توجه به اینکه تعیین محل دقیق
تغذیه نقش بسیار مهمی در عملکرد آنتن ایفا می نماید، جهت تعیین مکان
قرارگیری کابل هم محور از الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات استفاده می شود.
در نهایت آنتن میکرواستریپ به همراه رولایه که از ساختارهای فرامواد معرفی
شده، تشکیل شده است در نرم افزار HFSS شبیه سازی می شود. با توجه به ساختار
سلول واحد و ابعاد رولایه، آرایه ای از سلول واحد بر روی آنتن قرار می
گیرد.بهره آنتن به طور قابل ملاحظه ای نسبت به آنتن بدون رولایه افزایش
می یابد. به طور میانگین افزایش dB 3 الی dB 4 مشاهده می شود. همچنین سمت
گرایی آنتن بهبود می یابد و مقدار لوب عقبی نیز کاهش می یابد. این امر نشان
میدهد استفاده از فراماده بهینه شده سبب بهبود عملکرد آنتن میکرواستریپ می
شود. فهرست مطالبعنوانصفحهفصل اول : مقدمه۱-۱-آنتن ميکرو استريپ2۱-۱-۱-موج بر روی آنتن ميکرو استريپ3-۲-۱-۱ امواج سطحی3-۳-۱-۱امواج نامتراکم5-۴-۱-۱امواج هدايت شونده5۱-۱-۵- مشخصات آنتن ميکرو استريپ6-۲-۱فرامواد6۱-۲-۱- مواد ENG10۱-۲-۲- مواد MNG11۱-۲-۳-موادDNG13۱-۲-۴- کاربرد فرامواد16۱-۳- الگوريتم بهينه سازی تجمع ذرات17۱-۴-اهداف پروژه21فصل دوم : مباحث کلی آنتن میکرواستریپ۲-۱- مقدمه23۲-۲-مزايا و معايب25۲-۳- روش های تغذيه26۲-۳-۱-تغذيه به روش خط ميکرو استريپ26۲-۳-۲- کابل هم محور27۲-۳-۳-تغذيه به روش تزويج روزنه ای28۲-۳-۴-تغذيه به روش تزويج الکترو مغناطيسی29۲-۴-روش های تحليل آنتن ميکرو استريپ30۲-۴-۱-مدل خط انتقال31۲-۴-۲-مدل حفره تشديد34۲-۵- الگوی تشعشعی37۲-۶-بازده تشعشعی39۲-۷- پهنای باند41۲-۸-امپدانس ورودی42فصل سوم : مباحث کلی فرامواد۳-۱-مقدمه45۳-۲-انتشار امواج در مواد چپ گرد46۳- ۳-چگالی انرژی و سرعت گروه48۳-۴- ضريب شکست50۳-۵-خواص ديگر فرامواد51۳-۵-۱-اثر داپلر معکوس51۳-۵-۲-تشعشع چرنکوف بازگشتی52۳-۶-ضرايب انتقال و انعکاس54۳-۶-۱-محاسبه ضرايب انتقال و انعکاس در وجه مشترک54۳-۶-۲- محاسبه ضرايب انتقال و انعکاس تيغه فرامواد56۳-۷-کاربرد فرامواد در آنتن57۳-۷-۱-استفاده از فرامواد به عنوان رولايه آنتن ميکرو استريپ58فصل چهارم :مباحث کلی استخراج پارامترهای محیطی فرامواد۴-۱- مقدمه66۴-۲- روش SMITH66۴-۳- روش ZIOLKOWSKI69۴-۴- روش NICOLSON ROSS WEIR71۴-۵- کاربرد روش های استخراج پارامترهای محيطی73۴-۵-۱ سيم باريک73۴-۵-۲- SRR75۴-۵-۳ ترکيب سيم باريک وSRR77فصل پنجم : مباحث کلی الگوريتم بهينه سازی تجمع ذرات۵-۱- مقدمه83۵-۲- ساختار الگوريتم تجمع ذرات84۵-۳- تعيين پارامترهای الگوريتم بهينه سازی تجمع ذرات90۵-۴-شرايط مرزی96۵-۵- کاربرد99فصل ششم : مدل‌سازی۶-۱-مقدمه103۶-۲-ساختار فراماده اول105۶-۳-ساختار فراماده دوم109۶-۴-ساختار فراماده سوم114۶-۵-ساختار فراماده چهارم118فصل هفتم : نتایج۷-۱-مقدمه124۷-۲-طراحی آنتن ميکرواستريپ با استفاده از ساختار فراماده اول125۷-۳-طراحی آنتن ميکرواستريپ با استفاده از ساختار فراماده دوم129۷-۴-طراحی آنتن ميکرواستريپ با استفاده از ساختار فراماده سوم133۷-۵-طراحی آنتن ميکرواستريپ با استفاده از ساختار فراماده چهارم137۷-۶-ساخت آنتن ميکرواستريپ با استفاده از ساختار فراماده اول141فصل هشتم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات۸-۱-نتايج146۸-۲- پيشنهادات147مراجع148