فصل اول - مشخصات تشعشعی یک آنتن
1-1) مقدمه
انتقال امواج الکترومغناطیسی می تواند توسط نوعی از ساختارهای هدایت کننده امواج (مانند یک خط انتقال یا یک موجبر) صورت گیرد و یا می تواند از طریق آنتنهای فرستنده و گیرنده بدون هیچ گونه ساختار هدایت کننده واسطه ای انجام پذیرد. عوامل مختلفی در انتخاب بین خطوط انتقال یا آنتنها دخالت دارند. بطور کلی خطوط انتقال در فرکانسهای پایین و فواصل کوتاه عملی هستند. با افزایش فواصل و فرکانسها تلفات سیگنال و هزینه‌های کاربرد خطوط انتقال بیشتر میشود و در نتیجه استفاده از آنتنها ارجحیت می یابد]1[.
در حدود سالهای 1920 پس از آنکه لامپ تریود برای ایجاد سیگنالهای امواج پیوسته تا یک مگاهرتز بکار رفت، ساخت آنتنهای تشدیدی (با طول موج تشدید) مانند دوقطبی نیم موج امکان یافت و در فرکانسهای بالاتر امکان ساخت آنتنها با ابعاد و اندازه ی فیزیکی در حدود تشدید (یعنی نیم طول موج) فراهم شد. قبل از جنگ دوم جهانی مولدهای سیگنال مگنی‌ترون و کلایسترون و مایکروویو (در حدود یک گیگاهرتز) همراه با موجبرهای توخالی اختراع و توسعه یافتند. این تحولات منجر به ابداع و ساخت آنتنهای بوقی شد. در خلال جنگ دوم جهانی یک فعالیت وسیع طراحی و توسعه برای ساخت سیستمهای رادار منجر به ابداع انوع مختلف آنتنهای مدرن مانند آنتنهای بشقابی (منعکس کننده) عدسی‌ها و آنتنهای شکافی موجبری شد]1[.
امروزه گستره وسیعی از انواع مختلف آنتنها در مخابرات سیار و سیستمهای بیسیم در حال استفاده اند و کماکان رقابت در زمینه کوچک کردن ابعاد آنتنها و بهینه کردن مشخصات تشعشعی آنها ادامه دارد. در این بخش به‌طور خلاصه به مرور اصول، تعاریف مشخصات تشعشعی آنتنها پرداخته شده است.
1-2) تقسیم بندی نواحی اطراف یک آنتن
فضای اطراف یک آنتن به دو ناحیه تقسیم میشود. اولین ناحیه بعد از آنتن، ناحیه آنتن و ناحیه خارج از آن، ناحیه بیرونی نامیده میشود. مرز دو ناحیه کره ای است که مرکزش، مرکز آنتن وسطح آن از دو انتهای آنتن عبور میکند. نسبت این کره مرزی به آنتن نیم موج دو مخروطی متقارن در شکل 1-1 نشان داده شده است ]2[.
برای متمایز کردن میدانها در فاصله دور و نزدیک آنتن، می توان ناحیه بیرونی را به دو ناحیه تقسیم کرد که فاصله نزدیک آنتن شامل میدانهای نزدیک ناحیه فرنل نام دارد و میدان در فاصله دور را ناحیه دور یا ناحیه فرانهوفر می‌خوانند.
می توان ثابت کرد فواصل بزرگتر از نسبت به آنتن شامل میدانهای راه دور آنتن است. طول موج کاردر فضای آزاد و بزرگترین بعد آنتن است.
در ناحیه فرانهوفر مولفه های میدان عرضی و مستقل از فاصله شعاعی است که میدان در آن محاسبه میشود. در صورتی که در ناحیه فرنل ممکن است مولفه های میدان به صورت شعاعی تغییر کنند که در نتیجه نمودار تشعشعی میدان بطور کلی تابعی از شعاع خواهد بود ]2[.
فهرست مطالب
چکیده...............................................................................
فهرست مطالب............................................................................... II
فرهنگ اختصارات................................................................ IV
فهرست اشکال..................................................................................................... 1
فصل 1 مشخصات تشعشعی یک آنتن......................................................... 5
1-1) مقدمه ............................................................... ........................................................................................ 5
1-2) تقسیم بندی نواحی اطراف یک آنتن ...............................................5
1-3) شدت تشعشعی آنتن.............................................................6
1-4) نمودارهای تشعشعی...........
پهنای تابه نیم توان HPBW ..................
پهنای باند فرکانسی وVSWR یک آنتن
1-7) بهره جهتی آنتن .................................................12
1-8) سمتگرایی .........................................................13
1-9) بازده تشعشعی آنتن ..............................................13
) .....................13g 1-10) بهره یا گین آنتن (
1-11) امپدانس ورودی آنتن ..........................................14
1- 12) قطبش موج ......................................................14
1-13) ضریب کیفیت (Q) در مدارات سری.........................15
فصل 2- آنتن های تلفن همراه......................................17
2-1) مقدمه................................................................17
2-2) آنتن کوچک چیست ؟ ............................................17
2-3) آنتن F معکوس و عملکرد یک آنتن تلفن همراه ............18
2-4) شاسی در گوشی موبایل ........................................21
2-5) آنتنهای سیمی........................................................22
2-6) موقعیت آنتن در موبایل.............................................24
2-7) حجم آنتن............................................................27
2-8) انواع کلاسهای آنتنهای موبایل....................................29
فصل 3 – توصیف کیفی و تحلیل عملکرد آنتن PIFA ..........
3-1) مقدمه...................................................................34
3-2) تغییرات پورت زمین و تاثیر آن روی آنتن PIFA در گوشی موبایل..........................34
3-3) تحلیل آنتن PIFA با استفاده از مدل های معادل .........41
3-4 ) روش تحلیل عملکرد آنتن PIFA در این پژوهش....................43
3-5) شبیه سازی یک آنتن مونوپل به کمک نرم افزار HFSS ...............
فصل 4 – نحوه طراحی آنتن PIFA در این تحقیق.................................................48
4-1) مقدمه.........................................48
4-2) طراحی اولیه آنتن.................................................................48
4-3) تبدیل آنتن PIFA تک باند به دو باند........................................................53
4-4) بهینه سازی آنتن طراحی شده.....................................................55
4-5)جمع بندی......................................................................66
فهرست اشکال
فصل اول – مشخصات تشعشعی یک آنتن
شکل1-1 نواحی اطراف یک آنتن 5
شکل1-2 میدانها در فاصله دور و نزدیک آنتن 6
شکل1-3 عنصر زاویه فضایی 7
شکل1-4 نمودار قطبی پرتو تشعشعی صفحه H 8
شکل1-5 نمودار سه بعدی پرتو تشعشعی 8
شکل1-6 یک نمونه نمودار قطبی پرتو توان 9
شکل1-7 ضریب پرتو یک منبع خطی یکنواخت 10
شکل1-8 الف)قطبش خطی افقی ب)قطبش خطی قائم پ)قطبش دایروی راستگرد ت)قطبش دایروی چپگرد
ج) قطبش بیضوی چپگرد ث) قطبش بیضوی راستگرد..................................................................................15
فصل دوم- آنتن های تلفن همراه
شکل 2-1 آنتنهای قرار گرفته روی زمین 19
شکل 2-2 انواع آنتن های L وارون 19
شکل2-3 شبیه سازی الگوی تشعشعی و میدان E یک گوشی تلفن نوعی در فرکانس MHz 900 20
شکل2-4 شبیه سازی الگوی تشعشعی و میدان E یک گوشی تلفن نوعی در فرکانس MHz 1800 21
شکل2-5 (الف) آنتن مونو پل (ب) آنتن Lوارون (ج) آنتن Fوارون 22
شکل 2-6 شکل اولیه آنتن Fوارون مسطح 23
شکل2-7 انواع موقغیت آنتن در گوشی تلفن همراه 25
شکل 2-8 انواع موقعیت آنتن روی گوشی های کشویی 26
شکل 2-9 رابطه میان طول شاسی آنتن و پهنای باند در فرکانس MHz1850 27
شکل2-10 رابطه میان طول آنتن و پهنای باند در فرکانس MHz890 28
شکل 2-11 رابطه میان طول آنتن و پهنای باند در فرکانس MHz1850 28
شکل 2-12 (الف)دو قطبی (ب) دو قطبی تا شده (ج) حلقه 29
شکل 2-13 نمونه ای از یک آنتن شلاقی.........................................................................................30
شکل 2-14 نمونه هایی از آنتن پیچشی قرار گرفته در گوشی تلفن همراه...................................................30
شکل 2-15 یک نمونه آنتن درونی تک باند.......................................................................................31
شکل 2-16 (الف) تشعشع کننده باند بالا (ب) تشعشع کننده باند پایین (ج) مونوپل 31
شکل 2-17 نمایی از یک نمونه آنتن مرکب......................................................................................32
فصل سوم – توصیف کیفی و تحلیل عملکرد آنتن PIFA
شکل 3-1 (الف) صفحه زمین متعارف (ب) صفحه زمین اصلاح شده (تمام ابعاد به میلیمتر است ) 34
شکل 3-2 آنتنPIFA دو باند(الف)صفحه زمین متداول (ب) صفحه زمین اصلاح شده(تمام ابعاد به میلیمتر است) 36
شکل 3-3 VSWR اندازه گیری شده و محاسبه شده بر حسب فرکانس برای آنتن PIFA تک باند (الف)روی صفحه زمین متداول (ب) روی صفحه زمین اصلاح شده 37
شکل 3-4 الگوی تشعشعی محاسبه شده آنتن PIFAتک باند در فرکانس MHz910 (الف) صفحه زمین متداول (ب) صفحه زمین اصلاح شده 38
شکل 3-5 نمودار VSWR آنتن دو باند(الف) باند MHz900 (ب) باند 1800MHz 40
شکل 3-6 الگوی تشعشعی محاسبه شده برای آنتن دو باند در فرکانس MHz 1920 (الف)صفحه زمین متداول (ب) صفحه زمین اصلاح شده 41
شکل 3-7 نمای کناری آنتن PIFA 41
شکل 3-8 مدل خط انتقال برای آنتن PIFA 42
شکل 3-9 (الف) نتایج شبیه سازی (ب)نتایج مدل خط انتقال 43
شکل 3-10 نمای کلی یک آنتن مونوپل ساده 44
شکل 3-11 نمودارVSWR آنتن طراحی شده 45
شکل3-12 نمودارre (Z) آنتن طراحی شده 45
شکل 3-13 نمودار الگوی تشعشعی آنتن به ازای phi=0 46
شکل 3-14 پرتو تشعشعی آنتن بصورت سه بعدی در فرکانس MHZ900 46
فصل چهارم – نحوه طراحی آنتن PIFA در این تحقیق
شکل 4-1 نمایی از آنتن PIFA اولیه طراحی شده 49
شکل 4-2 نحوه اتصال آنتن به جعبه گوشی تلفن همراه 49
شکل 4-3 نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900 50
شکل 4-4 نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900 51
شکل 4-5 نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900 51
شکل 4-6 نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900 52
شکل 4-7 نمودار VSWR در باند MHZ 900 52
شکل 4-8 نمایی از آنتن در صفحه X-Y 53
شکل 4-9 نمایش گرافیکی میدان E در باند 900MHZ 54
شکل 4-10 نمایش گرافیکی میدان E در باند 1800MHZ 54
شکل 4-11 نمودار VSWR نسبت به تغییر در ارتفاع آنتن 55
شکل 4-12 نمودار VSWR نسبت به تغییر در محل تغذیه روی باند 1800MHZ و 900MHZ 56
شکل 4-13 نمودار VSWR نسبت به تغییر در فاصله بین دو شکاف روی باند 1800MHZ 57
شکل4-14 نمودار VSWR نسبت به تغییرات فاصله دو شکاف نسبت به منبع با حفظ فاصله بین دو شکاف روی باند 1800MHZ 57
شکل 4-15 نمودار VSWR آنتن به ازای مقادیر مختلف پهنای اتصال کوتاه در باند MHz900.......................58
شکل 4-16 نمودار VSWR آنتن به ازای مقادیر مختلف پهنای اتصال کوتاه در باند MHz1800......................58
شکل 4-17 نمای کلی از آنتن طرا حی شده..................................................................................... 59
شکل 4-18 نمایی از آنتن در صفحه X-Y...................................................................................... 59
شکل 4-19 نمایی از آنتن در صفحه Z-X 60
شکل 4-20 نمایی از آنتن در صفحه Z-Y 60
شکل 4-21 آنتن طراحی شده در حضور جعبه رسانا 61
شکل 4-22 VSWR آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند 900MHz 61
شکل 4-23 VSWR آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800 62
شکل 4-24 VSWR آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz900 62
شکل 4-25 VSWR آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800……………………………….62
شکل 4-26 نمودار تشعشعی آنتن به dB در فضای آزاد به ازای phi=90 قبل از اضافه شدن جعبه رسانا( نرمالیزه نشده)....................................................................................................................................64
شکل 4-27 نمودار تشعشعی آنتن به dB در فضای آزاد به ازای phi=90 بعد از اضافه شدن جعبه رسانا( نرمالیزه نشده)...................................................................................................................................64
شکل 4-28 نمودار تشعشعی آنتن به صورت سه بعدی در فرکانس MHZ 900.........................................65
شکل 4-29 نمودار تشعشعی آنتن به صورت سه بعدی در فرکانس MHZ 1800 ........................................65
شامل 70 صفحه Word
دانلود تحقیق مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه
