پایان نامه رشته برق انواع آنتن و کاربرد آنتن ها در شبکه های بی سیم

اختصاصی از فی بوو پایان نامه رشته برق انواع آنتن و کاربرد آنتن ها در شبکه های بی سیم دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود پایان نامه آماده

دانلود  پایان نامه  رشته برق انواع آنتن و کاربرد آنتن ها در شبکه های بی سیم با فرمت ورد و قابل یرایش تعدادصفحات 99

پیشگفتار


از سال 1877م که نخستین آنتن ساده توسط هرتز ساخته شد. نظریه طراحی آنتن ها به سرعت پیشرفت کرده است و این پیشرفت ادامه دارد، با توجه به اینکه آنتن ها جزئی از یک سیستم مخابراتی الکترونیکی هستند، بایستی تکنولوژیست ها و مهندسین برق الکترونیک در این زمینه دانش کافی داشته باشند. امید است در این مقال اندک که در زیر به اجمال عنوان فصول آن را خواهیم آورد، قدمی هر چند کوچک در این راه برداشته باشیم .
این پایان نامه از 5 فصل تشکیل شده است. فصل اول در قالب طرح تحقیق به بررسی تاریخچه و نیز اهمیت مساله مورد تحقیق می پردازد. قابل ذکر است که اهداف ویژه تحقیق در این مساله نیز با توجه به عنوان و روش انجام این تحقیق به جای فرضیه ها و سوال های تحقیق در طرح تحقیق گنجانده شده است.
در فصل دوم به مبانی مبحث آنتن ها – انواع و پارامترهای آن پرداخته شده است . آنتن مایکروویو بوقی و مخروطی و نیز آنتن های آرایه ای از جمله آنتن های مهم مورد بحث می باشند . جهت دهندگی آنتن ، پهنای شعاع آنتن ، مقاومت پرتو افکنی آنتن ، امپدانس ورودی آنتن ، سطح موثر و طول موثر آنتن پلاریزاسیون آنتن و ... نیز از جمله شاخص ترین پارامترهای آنتن می باشند که در این فصل درباره آنها سخن گفته شده است .
در فصل سوم به بحث پیرامون شبکه های کامپیوتری می پردازیم . مطالب مورد بحث در این فصل شامل توضیح مختصری در مورد سخت افزار شبکه ، نرم افزار شبکه ، پشته ی پروتکلی 802.11 - به عنوان مهمترین شبکه ی محلی بی سیم - و نیز پشته ی پروتکلی 802.16 - مهمترین شبکه ی بی سیم باند گسترده- می باشند .
در فصل چهارم آنتن های هوشمند و کاربرد و مزیت آنها در شبکه های بی سیم در بخش اول این فصل و نیز آنتن های آرایه فازی به طور تخصصی تر در بخش دوم این فصل مورد بحث قرار می گیرند .
فصل پنجم نیز نتیجه گیری کلی و پیشنهاد به دیگر پژوهندگان علاقه مند به این موضوع را شامل   می شود . امید که مفید محضر خوانندگان محترم قرار گیرد .
والسلام علی من اتبع الهدی؛ گردآورندگان. مهر 85

فصل اول

طرح     
تحقیق

طرح تحقیق

تاریخچه مختصری در باره ی موضوع تحقیق:
همانطور که می دانید عنوان شبکه در برگیرنده  مفهومی وسیع است که شبکه  چاه های آب  روستایی   ( قنات ها)، شبکه ی نهرها و کانال های آبیاری مزارع، شبکه  آب و فاضلاب شهری، شبکه گاز شهری، شبکه پدافند هوایی و نیز شبکه های کامپیوتری هر کدام به نحوی تداعی کننده مفهوم کلی این کلمه می باشند.
البته واضح است که با توجه به پیشرفت چشمگیر کامپیوتر و تکنولوژی های وابسته به آن          (جمع آوری، پردازش و توزیع اطلاعات) در دنیای امروز، شبکه های کامپیوتری در تمامی مفاهیم که از شبکه عنوان شد، وارد شده اند، و نرم افزار های کامپیوتری کارهای مدیریت، نظارت و کنترل کلیه شبکه های یاد شده را به عهده گرفته اند. پیوند فرخنده  کامپیوتر و مخابرات اتفاقی بود که هر دو صنعت را دچار تحولات عظیم کرد. اکنون دیگر مفهوم اتاقی با یک کامپیوتر بزرگ به نام « مرکز کامپیوتر» که افراد کارهایشان را به آنجا می آورند، به کلی منسوخ شده است. مدل قدیمی کامپیوتر بزرگی که تمام کارهای محاسباتی سازمان را انجام می دهد، اکنون جای خود را به تعداد زیادی کامپیوتر کوچک متصل به هم داده است. به این سیستم ها شبکه های کامپیوتری (computer netwoks) گفته می شود.
دو کامپیوتر وقتی « به هم متصل اند» که بتوانند با یکدیگر اطلاعات رد و بدل کنند. الزامی نیست که این اتصال از طریق سیم های مسی باشد، فیبرهای نوری، امواج مایکروویو، مادون قرمزو ماهواره های مخابراتی هم می توانند عامل این ارتباط باشند.
در اینجا پس از طرح مساله شبکه های بی سیم، مهمترین مساله بررسی آنتن های قابل استفاده در این شبکه ها می باشد، که در ابتدا لازم می دانیم تاریخچه  مختصری از پیدایش آنتن را نیز در اختیار خوانندگان محترم قرار دهیم.
مبنای نظری آنتن ها بر معادلات ماکسول استوار است. جیمز کلارک ماکسول  (1831-1879) در سال 1864 در حضور انجمن سلطنتی انگلستان نظریه خود را ارائه داد؛ مبنی بر اینکه نور و امواج الکترو مغناطیسی پدیده های فیزیکی یکسانی دارند. همچنین پیش بینی کرد که نور و اختلالات الکترو مغناطیسی را می توان به صورت امواج رونده دارای سرعت برابر توجیه کرد.  در سال 1882 فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز  (1894-1875) با افزایش تحقیقات در این زمینه ادعای ماکسول را در عمل اثبات کرد و نشان داد که امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می شود. هرتز، آنتن هایی از نوع دو قطبی و سهموی را نیز ساخت. مهندس برق ایتالیایی مارکونی (1937-1874) نیز یک آنتن استوانه میکروویو در طول موج 23 سانتی متری را ساخت، ولی کارهای بعدیش برای حصول برد مخابراتی بهتر در طول موج های بلند تر بود. فیزیکدان روسی الکساندر پوپوف  (1895-1905) نیز اهمیت کشف امواج رادیویی را توسط هرتز تشخیص داد و یک سال بعد، قبل از مارکونی  شروع به فعالیت کرد. اغلب افتخار کاربرد  اولین آنتن در اولین سیستم رادیویی را در سال 1879 برای ارسال سیگنال از کشتی به ساحل در مسافت 3مایل به او می دهند. در هر حال این مارکونی بود که رادیوی تجارتی را توسعه داد و مخابرات رادیویی را در ماورای اقیانوس اطلس ایجاد کرد. مارکونی را پدر رادیوی آماتور می شناسند. لازمه ارتباط در این سال ها با آنتن محدود به وجود مولدهای سیگنال بود. ساخت مولدهای سیگنال کلایسترونی و مگنترونی ( در حدود یک گیگا هرتز ) باعث شد که آنتن های بوقی توسعه یابند.  در طول جنگ جهانی دوم اولین کوشش ها جهت توسعه آنتن های مدرن برای رادار انجام گرفت، و هم اکنون آنتن های پیشرفته ای جهت ارتباط مایکروویوی و راداری ساخته  می شوند. که آنتن های آرایه فازی از جمله ی این آنتن ها می باشند. که در فصول آتی به آنها خواهیم پرداخت.

فهرست مطالب
عنوان                                         صفحه
پیشگفتار                                        1
فصل اول                                         3
طرح تحقیق                                        3
تاریخچه مختصری در باره ی موضوع تحقیق                        4
اهمیت انجام تحقیق                                    6
اهداف کلی تحقیق                                     6
هدف های ویژه  تحقیق                                     6
روش انجام تحقیق                                     7
فصل دوم                                        8
مبانی آنتن انواع و پارامترهای آن                            8
2_1: تاریخچه                                        9
2_2: انواع آنتن ها از نظر کاربرد                                 11
الف) آنتن هرتز                                         11
ب) آنتن مارکنی                                     11
پ) آنتن شلاقی                                         12
ت ) آنتن لوزی ( روبیک)                                 12
ث) آنتن V معکوس                                     12
ج) آنتن ماکروویو                                    13
چ) آنتن آستینی                                        16
ح) آنتن حلزونی                                        16
ذ) آنتن های آرایه ای ARRAY ANTENNA                     17
2-3 : پارامترهای آنتن                                     18
نمودار پرتو افکنی آنتن ها                                18
دستگاه مختصات نمایش نمودار پرتو افکنی                        18
نمودار پرتو افکنی سه بعدی و دو بعدی                             19
نمودار پرتو افکنی درفضای آزاد و در مجاورت زمین                     22
نمودار پرتو افکنی آنتن فرستنده و گیرنده                            22
جهت دهندگی آنتن ها                                    23
پهنای شعاع و پهنای شعاع نیم توان                            23
شعاع های فرعی آنتن ها                                    24
مقاومت پرتو افکنی  آنتن                                    25
امپدانس ورودی آنتن                                     25
سطح موثر یا سطح گیرنده آنتن ها                            26
طول موثر آنتن                                        27
پهنای نوار فرکانس آنتن ها                                27
پلاریزاسیون آنتن ها                                    28
پلاریزاسیون خطی                                    29
پلاریزاسیون دایره ای                                         30                                                                                                            
پلاریزاسیون بیضوی                                    30
ساختمان مکانیکی آنتن ها                                31
اندازه آنتن                                         31
نصب آنتن ها                                        31
خطوط انتقال و موج برها برای تغذیه آنتن ها                        32
رسانا  و نارساناهای مورد استفاده در ساختن آنتن ها                    33
محافظت آنتن در برابر عوامل جوی                             34
فصل سوم                                        35
شبکه های کامپیوتری شبکه های بی سیم                        35
2-1:سخت افزار شبکه                                    36
2-1-1: شبکه های ﭘخشی(broadcast network)                     37
2-1-2: شبکه های همتا به همتا (peer-to-peer network)                 37
2-1-3:شبکه های شخصی (personal area network)                    37
2-1-4:شبکه های محلی (local area network)                    37
2-1-5:شبکة شهری(Mtropolitan  Area Network)                     39
2-1-6:شبکة گسترده (Wide Area Network)                    39
2-1-7:شبکة بی سیم (wireless network)                        41
2-1-8:شبکة شبکه ها (internetwork)                            42
2-2: نرم افزار شبکه                                     42
2-2-1:لایة فیزیکی (Physical layer)                            46
2-2-2: زیر لایة نظارت بر دسترسی به رسانة انتقال ( MAC)                46
2-2-3:لایة شبکه                                    47
2-2-4:لایة انتقال(Transport layer)                            47
2-2-5:لایة کاربرد (Application layer)                        47
2-3: شبکه های محلی بی سیم (802.11)                         48
2-3-1: ﭘشتة ﭘروتکل 802.11                                 49
2-3-2: لایة فیزیکی در 802.11                                 49
2-4: شبکه های بی سیم باند گسترده                            51
2-4-1: لایة فیزیکی در 802.16                                 52
فصل چهارم                                         55
آنتن های هوشمند                                    55
 بخش اول                                        56
آنتن های هوشمند در شبکه های بی سیم                        56
تداخل هم کانال                                        57
اثرات محوشدگی                                        57
4_الف_1: جوانب تکنولوژی سیستم آنتن هوشمند                        60
4- الف - 2: مدلهای کانال                                62
4-الف-2-1:مدل لی Lee s Model                            62
4-الف- 2-2: A Model of Discreteiy Didposed , Uniform set Of Evenly
Spread scatterers                                    63
4- الف-2-3: مدل ماکروسل (Macro cell Model)                    64
4-الف-2-4: مدل باند عریض میکروسل (Macrocell Wide Band Model)         65
3-الف-2-5: Gaussian Wide – sene stionary ,uncorrelated scattering
(GWSSUS)model                                    65
3-الف-2-6: مدل زاویه دریافت گاوسی (Gaussian angle of)                66
4-الف-2-7-: مدل کانال با بردار متغیر زمانی (Time –varying-vector channel model)
4-الف-2-8: مدل شهری واقعی(typical urban (tu/model))                 67
4-الف-2-9: مدل شهری بد(Bad urban (Bu) model)                 68
4_الف_3:آرایه های هوشمند:آنتن و بهره های مختلف                    68
انواع آنتن های هوشمند                                    70
4-الف-4:ردیابی وتکنیک های بیم آرایه سوئیچ شده                     74
4-الف –5: راهبردهای شکل دهی بیم ثابت                         75
4- الف – 6: پردازش آرایه از طریق شکل دهی بیم                         76
4 الف 6- 1: الگوریتم های پایه شکل دهی سیگنال                     77
4- الف-6-2: ترکیب های آرایه ای تنظیمی                        80
 4-الف –6-3: ترکیب آرایه پرتو سوئیچ شده                        81
مثال 1-4                                        85
4-الف-7: نکات نتیجه گیری شده                                88
بخش دوم                                        89
آنتن های آرایه فازی                                    89
4-ب-1:تاریخچه                                        89
4-ب-2: انواع آرایه ها                                    89
4-ب-2-1: آرایه های خطی (Linear Array)                         90
4-ب-2-2:آرایه های مسطح (Planar Array)                         90
4-ب-3: ویژگی های آرایه فازی                                92
4-ب-3-1: تکنولوژی شیفت دهنده فاز                            92
4-ب-3-2:تکنولوژی شیفت دهنده فاز دی الکتریک ولتاژ متغیر                93
فصل پنجم                                        95
نتیجه و ﭘیشنهاد                                    96
منابع                                             97