تحلیل و طراحی آنتن هوشمند آرایه فازی مسطح در فرکانس باند X با بهره 30dB
Design and Analysis of Planner Phase Array Smart Antenna in X Band With 30dB Efficiency
چکیده:
سیستم آنتن هوشمند شامل تکنیکهای گسترده ای است که موجب تقویت سیگنال دریافتی، تضعیف همه سیگنالهای تداخلی و افزایش ظرفیت به طور عمده می شود. در این مقاله به طراحی آنتن هوشمند آرایه فازی می پردازیم. آرایه های فازی بیش از یک قرن است که در دسترس می باشند. آنها مجموعه ای از آنتن ها می باشند که فاز نسبی سیگنال هایی که آنها را تغذیه می کند با هم اختلاف دارند، در نتیجه الگوی پرتو افشانی موثر این آرایه در جهات خاص هدایت شده و در جهات غیر دلخواه و توقف می شود. این حقیقت که امواج رادیویی از درون ابرها و اغلب موادی که مانع سیستم های ارتباطی نوری می شوند، عبور می کند که منجر به این شد که مهندسین از آرایه های فازی در رادارها استفاده کنند.
رادارهای آرایه فازی در طیف وسیعی از جمله:
– رادارهای هواشناسی
– نصب بر روی جنگنده ها
– ناوها
– رادارهای رهگیری موشکهای بالستیکی
کاربرد دارند.
بنابراین یک مدل پایه برای طراحی شیفت دهنده های فاز المان های آرایه و همچنین شکل دهی مناسب پرتو برای آنتن و الگوریتم های وفقی که در حال حاضر برای پردازش آرایه به کار می روند را طراحی می کنیم.
فهرست مطالب:
چکیده.............................................................................................................................................................. 1
مقدمه............................................................................................................................................................... 2
فصل اول:کلیات............................................................................................................................................. 4
-1 هدف..................................................................................................................................................... 5 -1
-2 پیشینه تحقیق................................................................................................................................... 5 -1
-3 روش کار و تحقیق............................................................................................................................. 6 -1
فصل دوم: آنتن ............................................................................................................................................. 7
-1 تعریف آنتن ....................................................................................................................................... 8 -2
-2 پارامتر های آنتن............................................................................................................................... 8 -2
-1 بهره آنتن.................................................................................................................................. 8 -2 -2
-2 دایر کتیویته آنتن ................................................................................................................. 9 -2 -2
-3 سطح موثر دریافت ................................................................................................................ 9 -2 -2
-4 تطبیق آنتن........................................................................................................................... 10 -2 -2
-5 پهنای باند............................................................................................................................. 10 -2 -2
-6 پترن آنتن............................................................................................................................. 11 -2 -2
-6-2 الف- پهنای شعاع اصلی....................................................................................... 12 -2
و
-6 ب - ارتفاع پره های کناری................................................................................... 12 -2 -2
-7-2 امپدانس آنتن ................................................................................................................. 13 -2
-8-2 پلاریزاسیون .................................................................................................................... 15 -2
-3 آنتنهای آرایه ای............................................................................................................................ 19 -2
-1 آرایه های خطی............................................................................................................ 19 -3 -2
-1 الف-آرایه های دو عنصری متشکل از منابع نقطه ای یکسانگرد ........... 21 -3 -2
عنصری با فاصله گذاری و دامنه یکنواخت....................... 23 N -1 ب- آرایه های -3 -2
-2 آرایه خطی پهلو آتش.................................................................................................. 27 -3 -2
-3 آرایه خطی سر آتش.................................................................................................... 30 -3 -2
-4 پویش تابه اصلی آرایه................................................................................................. 32 -3 -2
-5 سمتگرائی آرایه خطی................................................................................................ 35 -3 -2
-5 الف- سمتگرائی آرایه پهلو آتش........................................................................ 35 -3 -2
-5 ب- سمتگرائی آرایه سر آتش............................................................................ 37 -3 -2
-6 آرایه های مسطح........................................................................................................ 39 -3 -2
-6 الف- ضریب آرایه.................................................................................................. 40 -3 -2
-6 ب- سمتگرائی آرایه های مسطح....................................................................... 41 -3 -2
-4 پرتو سازی به روش دیجیتالی.................................................................................................... 45 -2
ز
فصل سوم:معرفی آنتنهای میکرواستریپ............................................................................................... 49
-1 تاریخچه............................................................................................................................................. 50 -3
-2 تعریف آنتن میکرواستریپ............................................................................................................ 50 -3
-3 مکانیسم تشعشع در آنتنهای میکرواستریپ............................................................................ 53 -3
-4 انواع آنتنهای میکرواستریپ....................................................................................................... 55 -3
-1 آنتنهای پچ میکرواستریپ.......................................................................................... 55 -4 -3
-2 آنتنهای دایپل میکرواستریپ..................................................................................... 56 -4 -3
-3 آنتنهای شیاردار چاپی................................................................................................. 56 -4 -3
-4 آنتنهای میکرواستریپ موج رونده............................................................................ 56 -4 -3
-5 مدلها و تکنیکهای تغذیه.............................................................................................................. 59 -3
-1 تغذیه کواکسیال............................................................................................................ 60 -5 -3
-2 تغذیه های میکرواستریپ......................................................................................... 63 -5 -3
-2 الف- تغذیه با خطوط میکرواستریپ................................................................ 64 -5 -3
-2 ب- تغذیه با تزویج مجاورتی............................................................................. 66 -5 -3
-2 پ- خط تغذیه میکرواستریپ با تزویج روزنه ای.......................................... 67 -5 -3
-6 مزایا و معایب آنتنهای میکرواستریپ........................................................................................ 70 -3
-7 بعضی از کاربردهای آنتنهای میکرواستریپ........................................................................... 72 -3
ح
-8 پچ مستطیلی................................................................................................................................... 73 -3
-1 مدلهای ریاضی پچ های میکرواستریپ مستطیلی................................................. 73 -8 -3
-2 مدل خط انتقال............................................................................................................ 74 -8 -3
-3 پارامترهای خط............................................................................................................ 76 -8 -3
-4 محاسبه ادمیتانس خودی.......................................................................................... 77 -8 -3
-5 ادمیتانس متقابل......................................................................................................... 78 -8 -3
-9 محاسن و معایب مدل خط انتقال............................................................................................. 80 -3
-10 بررسی پارامترهای مختلف پچ مستطیلی ............................................................................ 81 -3
ثیر پهنای آنتن......................................................................................................... 81 Ĥ -1 ت -10 -3
ثیر ضخامت زیر لایه.............................................................................................. 82 Ĥ -2 ت -10 -3
ثیر ضریب دی الکتریک و تانژانت تلفات زیر لایه............................................ 82 Ĥ -3 ت -10 -3
ثیر زمین محدود در آنتن میکرواستریپ.......................................................... 83 Ĥ -4 ت -10 -3
-11 فرایند طراحی آنتن پچ مستطیلی.......................................................................................... 83 -3
86.....................................................30dB فصل چهارم: طراحی آنتن آرایه فازی صفحه ای با بهره
-1 طراحی المانهای آنتن................................................................................................................... 86 -4
-1 طراحی آنتن در حالت المانهای ایزوتروپ..................................................................... 87 -1 -4
87..........................X -2 طراحی آنتن در حالت المانهای میکرواستریپ در فرکانس باند -1 -4
-2 طراحی آنتن آرایه فازی................................................................................................................ 89 -4
ط
-3 طراحی سخت افزار گیرنده.......................................................................................................... 89 -4
-4 پردازش سیگنال دریافتی از آنتن............................................................................................... 97 -4
-5 آشکارسازی هدف......................................................................................................................... 101 -4
فصل پنجم:نتایج . پیشنهادات.............................................................................................................. 108
نتیجه گیری............................................................................................................................................. 109
پیشنهادات............................................................................................................................................... 109
پیوست...................................................................................................................................................... 110
خذ.......................................................................................................................................... 120 Ĥ منابع و م
چکیده انگلیسی
