شکل‏۴‑۱۵: اندازه آرایه طراحی شده با شکاف اریب ۸۰
شکل‏۴‑۱۶ : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۲.۸۵GHz در مختصات دکارتی ۸۱
شکل‏۴‑۱۷ : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۲.۸۵GHz در مختصات قطبی ۸۲
شکل‏۴‑۱۸ : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۲.۷GHz در مختصات دکارتی ۸۳
شکل‏۴‑۱۹ : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۲.۷GHz در مختصات قطبی ۸۳
شکل‏۴‑۲۰ : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۳GHz در مختصات دکارتی ۸۴
شکل‏۴‑۲۱ : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۳GHz در مختصات قطبی ۸۴
شکل‏۴‑۲۲ : اندازه آرایه طراحی شده در باند x 85
شکل‏۴‑۲۳ : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در باند x 86
شکل‏۴‑۲۴ : پترن پلاریزاسیون متقاطع آرایه موج رونده طراحی شده با شکاف اریب ۸۶
شکل‏۵‑۱ : نحوه تحریک شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر ۸۹
شکل‏۵‑۲ : نحوه تحریک شکاف چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر ۹۰
شکل‏۵‑۳ : ساختار پیشنهاد شده برای تحریک شکاف چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر ۹۲

(( 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. ))

شکل‏۵‑۴ : رسانایی شکاف چرخش نیافته پیشنهاد شده بر حسب ارتفاع استوانه ها ۹۳
شکل‏۵‑۵ : شمای کلی آرایه طراحی شده با ساختار پیشنهاد شده ۹۴
شکل‏۵‑۶ : نمودار اندازه VSWR آرایه با ساختار پیشنهادی ۹۵
شکل‏۵‑۷ : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۲.۸۵GHz در مختصات دکارتی ۹۶
شکل‏۵‑۸ : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۲.۸۵GHz در مختصات قطبی ۹۶
شکل‏۵‑۹ : پلاریزاسیون آرایه طراحی شده در فرکانس ۲.۸۵GHz 97
شکل‏۵‑۱۰: پترن وپلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده با نرم افزار HFSS 98
شکل‏۵‑۱۱ : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۲.۷GHz در مختصات دکارتی ۹۸
شکل‏۵‑۱۲: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۲.۷GHz در مختصات قطبی ۹۹
شکل‏۵‑۱۳: پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده در فرکانس ۲.۷ GHz 99
شکل‏۵‑۱۴: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۳GHz در مختصات دکارتی ۱۰۰
شکل‏۵‑۱۵: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس ۳GHz در مختصات قطبی ۱۰۰
شکل‏۵‑۱۶: پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده در فرکانس ۳GHz 101
شکل‏۵‑۱۷ : نمودار هیستوگرام رسانایی شکاف ها ۱۰۲
شکل‏۵‑۱۸: اندازه VSWR آرایه طراحی شده با تالرانس۱۰۰ میکرون ۱۰۳
شکل‏۵‑۱۹: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده با تلرانس ۱۰۰ میکروندر فرکانس ۲.۸۵GHz 103
شکل‏۵‑۲۰: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده با تالرانس ۱۰۰ میکروندر فرکانس ۲.۸۵GHz 104
شکل‏۵‑۲۱:پترن پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده با تلرانس ۱۰۰ میکرون در فرکانس ۲.۸۵GHz 104

فصل اول

مقدمه

رادارها در واقع سنسورهای الکترومغناطیسی هستند که برای موقعیت‏یابی و تعقیب اهداف گوناگون در فضا مورد استفاده قرار می‏گیرند. رادار ها در فرکانس ها و توان های مختلف، برای کاریرد های بسیار متنوع طراحی شده و به کار برده می شوند. مشخصاتی که در رادار ها باید مورد توجه قرار گیرد برد و دقت بالا می باشد. اغلب رادار ها در محدوده فرکانس های باند VHF تا باند C ساخته می شوند. در فرکانس های باند VHF رادار ها دارای برد بلند و دقت پایین بوده و همینطور که فرکانس ها به سمت باند C می روند، برد کاهش پیدا کرده ودر عوض دقت بالاتر می رود. بنابر این بیشترین توجه در رادار ها مربوط به باند های L وS می باشد.در این دو باند یک سازگاری بین دو مساله دقت و برد وجود دارد. بدین معنی که برد رادار نسبتا قابل قبول بوده و رادار دارای دقت خوبی نیز می باشد. در بین این دو باند، باند S نیز بیشترین کاربرد را در سراسر دنیا داشته و بیشترین رادار ها در این باند طراحی و ساخته می شوند.
رادارها در واقع انرژی الکترومغناطیسی را از طریق آنتن در فضا تشعشع^[۱] می‏کنند. بخشی از انرژی تشعشع شده، به یک شیء که اغلب هدف^[۲] نامیده می‏شود، برخورد می‏کند و در جهات گوناگون بازتابیده^[۳] می‏شود. بخشی از این انرژی بازتابیده شده، به سمت رادار منتشر شده و توسط آنتن دریافت می‏گردد و پس از آن، عملیات تقویت و پردازش سیگنال^[۴]و … بر روی آن انجام می شود.
بنابراین بخش مهمی از سیستم‏های راداری، آنتن است که بسته به مأموریت سیستم، مشخصات گوناگونی می تواند داشته باشد. امروزه استفاده از تکنولوژی رادارهای آرایه فازی^[۵]که در آن از آنتن های آرایه ای استفاده می شود کاربردهای بسیاری یافته است. آنتن‏های آرایه‏ای مزایای زیادی دارند که از آن جمله می‏توان به توانایی ایجاد جهت دهندگی^[۶]یا بهره بالا و قابلیت‏های مختلف شکل دهی^[۷] پرتو اشاره کرد. باند فرکانسی، مأموریت راداری، پهنای باند مورد نظر، میزان توان ارسالی، میزان بهره مورد نظر و … از عوامل تعیین کننده نوع المان به کار رفته در آنتن های آرایه ای است.
آرایه‏های موجبر شکاف‏دار^[۸] درسال ۱۹۴۳ در دانشگاه McGillدر Montrealابداع گردید..]۱[ سادگی هندسه ساختار آنتن‏های موجبری شکاف‏دار، راندمان خوب، توانایی ایجاد امواج با پلاریزاسیون‏های خطی، توانایی ارسال بیم‏های broadside، قابلیت حمل توان بالا و … از ویژگی‏های مهم این نوع آنتن‏ها است که سبب شده در کاربردهای راداری مورد توجه قرار بگیرند. خصوصاً در کاربردهای هوایی این نوع آنتن ها گزینه مناسبی هستند چرا که می توان آنها را بر روی بال ها و بدنه هواپیما قرار دارد. اغلب این نوع آنتن‏ها را می توان در فرکانس های ۲ تا ۲۴ گیگا هرتز مورد استفاده قرار داد..]۲[
این نمونه آنتن ها به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند به صورت گسترده در طراحی وساخت آنتن های آرایه فازی مورد استفاده قرار می گیرند. این آنتن ها بسته به نوع شکاف استفاده شده و نوع ساختار به کار رفته طبقه بندی می شوند. به طور کلی ساختار های این آنتن ها به دو دسته رزونانسی^[۹] وموج رونده^[۱۰] تقسیم می شوند.آرایه های موج رونده به دلیل پهنای باند فرکانسی بالا، در کاربرد های بسیار متعددی استفاده می شوند..]۱[
زمانی که نیاز به پلاریزاسیون عمودی می باشد، از شکاف های اریب^[۱۱] روی بدنه باریک موجبر استفاده می شود. اما رسیدن به سطح لوب کناری^[۱۲] پایین در مورد این آرایه ها همیشه به عنوان یک گلوگاه مطرح بوده است. همچنین شکاف های اریب روی بدنه باریک موجبر دارای پلاریزاسیون متقاطع^[۱۳] بسیار بدی می باشند. از این رو تا به حال تلاش های بسیار زیادی برای کاهش پلاریزاسیون متقاطع این نمونه از شکاف ها انجام گرفته است که همگی آن ها از لحاظ ساخت بسیار مشکل می باشند.]۳-۱۰[ در این تحقیق یک آرایه موج رونده موجبر شکافداری با سطح لوب کناری و پلاریزاسیون متقاطع پایین که از لحاظ ساخت عملی باشد، در باند Sطراحی وشبیه سازی می شود.
در فصل دوم، تعاریف و مقدمات لازم برای طراحی آنتن های آرایه ای و پارامترهای اساسی این آنتن ها بیان خواهد شد و تئوری اساسی تیلور که به طراحی آنتن آرایه ای با سطح لوب کناری پایین می پردازد مورد بررسی و ارزیابی قرار خواهد گرفت.
در فصل سوم برخی از نمونه های پایه آنتن های موجبر شکاف دار مانند انواع شکاف ها مختلف روی بدنه ها موجبر و همچنین انواع آرایه های موجبر شکاف دار و نحوه طراحی آن ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
در فصل چهارم آنتن آرایه ای موج روندهموجبر شکاف داری با شکاف های اریب روی بدنه باریک موجبر با سطح لوب کناری پایین طراحی و شبیه سازی خواهد شد و همه مسائل مربوط به طراحی و شبیه سازی بیان خواهد شد.
در فصل پنجم آنتن آرایه ای موج رونده موجبر شکافداری که از یک نمونه شکاف های چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر تشکیل شده است به عنوان خروجی این پایان نامه مورد بررسی قرار خواهد گرفت و مشخصات تشعشعی و تلفات بازگشتی و نکات ریز طراحی آن بیان خواهد شد و در نهایت فصل آخر به ارائه پیشنهاداتی برای ادامه کار این پایان نامه توسط سایر دانشجویان خواهد پرداخت.
فصل دوم

تئوری آنتن و آرایه ها

قبل از شروع به طراحی ضروری است تا با برخی از مفاهیم و پارامترهای اساسی آنتن ها و آرایه ها آشنا شویم. پس از آن، نیازمندی های اولیه فرایند طراحی یک آنتن آرایه ای با سطح لوب کناری پایین بحث خواهد شد.
آنتنجزء تفکیک ناپذیر هر سیستم راداری است. طبق تعریف استانداردIEEE برای آنتن ها ، آنتن عبارت است از ابزار تشعشع و دریافت امواج رادیویی.]۱۱[به عبارت دیگر، آنتن فرستنده قطعه ای است که یک سیگنال را از خط انتقال تحویل گرفته و آن را به امواج الکترومغناطیسی تبدیل کرده و به فضای آزاد تشعشع می کند. درحالت گیرندگی آنتن، امواج الکترومغناطیسی برخورد کننده به آن را تبدیل به سیگنال الکتریکی می کند. ( شکل ۲-۱ )

شکل ‏۲‑۱: آنتن به عنوان یک قطعه مبدل
در یک سیستم راداری، عمدتاً آنتن طوری طراحی و بهینه سازی می شود که بتواند انرژی را در برخی جهات تشعشع کند و به بعضی طرف ها اصلاً موجی ارسال نکند. بنابراین آنتن علاوه بر وظیفه تبدیل کنندگی وظیفه جهت دهندگی به تشعشع را نیز دارد. برآورده کردن این خواص باعث می شود کهآنتن شکل های مختلفی پیدا کند. تبعاً آنتن گاهاً شامل یک قطعه فلز ، روزنه^[۱۴]، زیر لایه^[۱۵] و یا المان های دیگر است.

پارامترهای مهم آنتن