دانلود پايان نامه اصول طراحی آنتنهای حلقوی - مهندسي برق
فرمت فايل : word(قابل ويرايش)
تعداد صفحات:95
فهرست مطالب:
1- آنتن حلقوي …………………………………………………………………………9
1-1- حلق? کوچک ………………………………………………………………….. 9
2-1- دو قطبي مغناطيسي کوتاه . معادل يک حلقله ………………………………. 13
3-1- ميدانهاي دور دو قطبي کوچک و دو قطبي کوتاه ………………………….16
4-1- مقايسه ميدانهاي دور حلقه کوچک و دو قطبي کوتاه ………………………20
5-1- آنتن حلقه اي . حالت کلي ………………………………………………….. 21
6-1- پترن هاي ميدان دور آنتهاي حلقه اي دايره اي با جريان يکنواخت ………. 26
7-1- حلقه کوچک به عنوان يک حالت خاص …………………………………… 30
8-1- مقاومت تشعشع حلقه ها ……………………………………………………… 31
9-1- خاصيت جهتي آنتهاي حلقه اي دايره اي با جريان يکنواخت …………….. 37
10-1- جدول فرمول هاي حلقه ……………………………………………………. 39
11-1- آنتهاي حلقوي مربعي ………………………………………………………. 40
12-1- آنتهاي حلقوي دايروي …………………………………………………….. 53
13-1- حلقه ي دايروي حامل يک جريان ثابت ………………………………….. 61
فصل دوم
2- آنتهاي حلقوي کوچک …………………………………………………………. 65
1-2- دوگانگي ……………………………………………………………………… 66
2-2- آنتن حلقوي کوچک ………………………………………………………… 71
فصل سوم
3- آنتهاي ياگي يودا ……………………………………………………………….. 77
منابع و مأخذ ………………………………………………………………….91
مقدمه :
از آغاز تمدن بشري مخابرات اهميت اساسي را براي جوامع انسانها داشته است . در مراحل اوليه مخابرات توسط امواج صوتي از طريق صدا صورت مي گرفت . با افزايش مسافات لازم براي مخابرات ابزارهاي مختلفي مانند طبلها ، بوقها و غيره ارائه شدند .
براي مسافات طولانيتر روشها و وسائل ارتباطات بصري مانند پرچمهاي خبري و علائم دودي در روز و آتش در شب به کار برده شدند .
البته ابزارهاي مخابراتي نوري از قسمت مرئي طيف الکترومغناطيسي استفاده ميکنند. تنها در تاريخ اخير بشر است که طيف الکترومغناطيسي خارج از ناحيه مرئي براي ارتباطات راه دور از طريق امواج راديوئي به کار برده شده است .
آنتن راديوئي يک قطعه اساسي در هر سيستم راديوئي مي باشد . يک آنتن راديوئي يک ابزاري است که امکان تشعشع يا دريافت امواج راديوئي را فراهم مي سازد .
به عبارت ديگر ، يک آنتن يک موج هدايت شده روي يک خط انتقال را به يک موج فضاي آزاد در حالت ارسال و برعکس در حالت دريافت تبديل مي کند . بنابراين ، اطلاعات مي تواند بدون هيچ گونه ساختار و وسيله واسطه اي بين نقاط و محلهاي مختلف انتقال يابد .
فرکانسهاي ممکن امواج الکترومغناطيسي حامل اين اطلاعات طيف الکترومغناطيسي را تشکيل مي دهد .
باند فرکانسهاي راديوئي در ضميمه ارائه شده اند . يکي از بزرگترين منابع انسان طيف الکترومغناطيسي است و آنتنها در استفاده از اين منبع طبيعي نقش اساسي را ايفاء کرده اند . يک تاريخ مختصر تکنولوژي آنتنها بحثي از کاربردهاي آنها ذيلاً ارائه مي شود .
مبناي نظري آنتها بر معادلات ماکسول استوار است . “جيمز کلارک ماکسول” (???? – ???? ) در سال ???? در حضور انجمن سلطنتي انگلستان نظريه خود را ارائه داد مبني بر اينکه نور و امواج الکترومغناطيسي پديده هاي فيزيک يکساني هستند .
همچنين پيش بيني کرد که نور و اختلالات الکترومغناطيسي را مي توان بصورت امواج رونده داراي سرعت برابر توجيه کرد .
فيزيکدان آلماني “هاينريش هرتزگ” (???? – ????) در سال ???? توانست صدق ادعاو پيش بيني ماکسول را مبني بر اينکه کنشها و پديده هاي الکترومغناطيسي مي توانند در هوا منتشر شوند ، نشان دهد .
هرتز کشف کرد که اختلالات الکتريکي مي توان توسط يک مدار ثانويه با ابعاد مناسب براي حالت تشديد و داراي يک شکاف هوا براي ايجاد جرقه آشکار کرد .
منبع اوليه اختلالات الکتريکي مورد بررسي هرتز شامل دو ورق هم صفحه بود که هر ورق با يک سيم به يک سيم پيچ القائي وصل مي شد .
اين اولين آنتن مشابه آنتن دو قطبي ورق خازني مورد بحث در بخش ?-? مي باشد . هرتز آنتهاي دو قطبي و حلقوي و نيز آنتهاي انعکاسي سهموي استوانه اي نسبتاً پيچيده اي را داراي دو قطبيهائي در امتداد خط کانوني شان بعنوان تغذيه ساخت .
مهندس برق ايتاليايي “گوگليلمو مارکوني” نيز يک استوانه سهموي ميکروويو در طول موج ?? سانتيمتر را براي انتقال کد اوليه اش ساخت . ولي کارهاي بعديش براي حصول برد مخابراتي بهتر در طول موجهاي بلندتر بود .
براي اولين مخابرات راديوئي در ماوراي اقيانوس اطلس در سال ???? آنتن فرستنده شامل يک فرستنده جرقه اي بود که بين زمين و يک سيستم شامل ?? عدد سيم قائم متصل مي شد .
سيم ها از هم باز شده و توسط يک سيم افقي متصل به دو دکل نگه داشته مي شد . آنتن گيرنده توسط بالونهائي آويزان مي شدند . مارکوني اهميت مرتفع کردن آنتها را در اين فرکانسهاي پائين در حدود ?? کيلوهرتز درک مي کرد .
فيزيکدان روسي ” الکساندر پوپوف ” (???? – ????) نيز اهميت کشف امواج راديويي را توسط هرتز تشخيص داد و يک سال قبل از مارکوني شروع به کار و فعاليت در مورد روشهاي دريافت آنها نمود .
اغلب افتخار کاربرد اولين آنتن در اولين سيستم راديوئي را در سال ???? براي ارسال يک سيگنال از کشتي به ساحل در مسافت سه ميل به او مي دهند .
در هر حال ، اين مارکوني بود که راديوي تجارتي را توسعه داده و مخابرات راديوئي را در ماوراي اقيانوس اطلس ايجاد کرد . مارکوني را مي توان پدر راديو آماتور دانست .
توسعه آنتها در سالهاي اوليه به علت عدم وجود و در دسترس نبودن مولدهاي سيگنال محدود بود . در حدود سالهاي ???? پس از آنکه لامپ تريود “دوفارست” براي ايجاد سيگنالهاي امواج پيسوته تا ? مگاهرتز به کار رفت ، ساخت آنتهاي تشديدي (با طول تشديد) مانند دو قطبي نيم موج امکان يافت .
در اين فرکانسهاي بالاتر امکان ساخت آنتها با ابعاد و اندازه هاي فيزيکي در حدود تشديد (يعني نيم طول موج) فراهم شد .
قبل از جنگ دوم جهاني مولدهاي سيگنال مگنيترون و کلايسترون ميکروويو (در حدود ? گگا هرتز) همراه با موجبرهاي تو خالي اختراع و توسعه يافتند . اين تحولات منجر به ابداع و ساخت آنتهاي بوقي شد ، گر چه سالها قبل “چندر بوز” (????- ????) در هندوستان اولين آنتن بوقي الکترومغناطيسي را ساخت .
در سال ???? اولين سيستم راديو تلفني ميکروويو تجارتي بين انگلستان و فرانسه در فرکانس عمل ?/? گگا هرتز برقرار شد .
در خلال جنگ دوم جهاني يک فعاليت وسيع طراحي و توسعه براي ساخت سيستمهاي رادار منجر به ابداع انئاع مختلف آنتهاي مدرن مانند آنتهاي بشقابي (منعکس کننده) ، عدسيها و آرايه هاي شکافي موجبري شد .
حال ، نظر خود را به کاربردهاي آنتها معطوف مي کنيم . انتقال انرژي الکترومغناطيسي مي تواند توسط نوعي از ساختارهاي هدايت کننده امواج (مانند يک خط انتقال) صورت گيرد و يا مي تواند از طريق آنتهاي فرستنده و گيرنده بدون هيچ گونه ساختار هدايت کننده واسطه اي انجام گيرد .
اگر فاصله بين فرستنده و يک گيرنده برابر r باشد ، تلفات توان براي خط انتقال متناسب با ?(e-αr) است .
α ثابت تضعيف خط انتقال مي باشد . اگر آنتها در يک سيستم خط ديد به کار رود ، تلفات توان متناسب با است . عوامل مختلفي در انتخاب بين خطوط انتقال يا آنتها دخالت دارند .
بطور کلي ، خطوط انتقال در فرکانسهاي پائين و فواصل کوتاه عملي هستند فرکانسهاي بالا اغلب به علت پهناي باند موجود به کار مي روند . با افزايش فواصل و فرکانسها تلفات سيگنال و هزينه هاي کاربرد خطوط انتقال بيشتر مي شود و در نتيجه استفاده از آنتها ارجحيت مي يابد . استثناء قابل توجه اين قاعده خط انتقال فيبر نوري در طيف مرئي مي باشد .
در چندين کاربرد بايد از آنتها استفاده کرد . براي مثال ، آنتها را بايد در مخابرات راديو سيار شامل هواپيماها ، فضاپيماها ، کشتيها ، يا خودروهاي زميني به کار برد . آنتها در سيستمهاي راديوئي سخن پراکني شامل يک ايستگاه فرستنده و تعداد نامحدود گيرنده ها که احياناً مانند راديوي خودرو متحرک و سيار است ، نيز به کار مي رود .
کاربردهاي غير سخن پراکني مانند سيستمهاي راديو سيار شهرداري (مانند پليس ، آتش نشاني ، امداد ، بهداشت و بهداري) و راديو آماتور نيز به آنتها نياز دارند در کاربردهاي غير مخابراتي مانند رادار نيز آنتها لازم هستند .
عوامل ديگري که در انتخاب نوع سيستم انتقال تأثير مي گذارند ، شامل دلايل تاريخي ، ايمني و اطمينان پذيري هستند .
قبل از آنکه تکنولوژي راديوئي در دسترس باشد ، شرکتهاي تلفن آغاز به اتصال پايانه هاي بي شمار ارسال و دريافت توسط خطوط انتقال کردند . اخيراً شرکتهاي تلفن استفاده بيشتري را از راديو به عمل مي آورند .
در آمريکا بيشتر از نصف مکالمات تلفني دور (بين شهري) توسط ارتباطات راديوئي ميکروويو انجام مي گيرد . خطوط انتقال يک درجه از ايمني را فراهم مي سازند . در يک سيستم راديوئي بي سيم هر فرد مجهز به يک گيرنده مناسب مي تواند به يک انتقال اطلاعات گوش فرا دهد ، ولي براي تخطي به خطوط انتقال با سيم يک اتصال فيزيکي ضرورت دارد .
براي ايجاد ايمني در يک ارتباط رادوئي در سيستمهاي راديوئي پيچيده تر کدگذاري را مي توان به کار برد . ولي ، ايمني مخابرات در معدودي از ارتباطات مخابراتي لازم است.
اطمينان پذيري عامل ديگري است که بايد در نظر گرفته شود . براي مثال ، سيگنالهاي راديوئي توسط شرايط محيطي مانند ساختارها و موانع در طول مسير سيگنال ، يونسفر و جو تأثير مي پذيرند .
بعلاوه ، تداخل همواره تهديدي براي سيستمهاي راديوئي مي باشد . کليه اين عوامل همراه با يک مقايسه هزينه سيستمهاي خطوط انتقال و سيستمهاي راديوئي متشکل از آنتها بايد ملحوظ و در نظر کرفته شود .
هر ساله هزينه دستگاههاي راديوئي کاهش يافته و اطمينان پذيري آنها بهبود مي يابد . اين عوامل به کاربرد سيستمهاي راديوئي ارجحيت مي دهد . بنابراين ، تقاضا براي آنتها و نياز به دانش فني در مورد عملکرد آنها همواره وجود خواهد داشت .
در دو بخش بعد اين فصل يک مرور مختصر اصول ميدانهاي الکترومغناطيسي و حل معادلات ماکسول را براي مسائل تشعشع ارائه مي دهيم . پس از آنکه چند رابطه اساسي را استنتاج کرديم ، کابرد مستقيم معادلات ماکسول تنها در چند مورد خاص ضرورت دارد . باقيمانده اين فصل به بررسي اصطلاحات آنتها و چند مثال ساده اختصاص دارد .
همچنين کاربردهاي آنتها در سيستمهاي مخابراتي و رادار مورد بحث و بررسي قرار ميگيرد .
?- آنتن حلقه اي
ابتدا ، پترن ميدان يک حلق? کوچک به نحو بسيار ، ساده اي نتيجه گيري مي شود ؛ با در نظر گرفتن آنکه حلقه مربعي و داراي چهار دو قطبي خطي کوتاه است . سپس اين معادلات بر اساس روش طولاني تري بر مبناي اين فرض که حلق? کوچک معادل يک دو قطبي کوتاه مغناطيسي است ، تکميل خواهد شد .
سرانجام ، حالت کلي آنتن حلقه اي با جريان يکنواخت براي حلقه هايي با هر اندازه عمل مي شود . با وجود آنکه غالب نتيجه گيريها در مورد حلقه هاي دايره اي است ، دربار? حلقه هاي مربعي نيز بحث و نشان داده مي شود که حلقه هاي دايره اي و مربعي وقتي سطح آنها کوچک باشد ، ميدانهاي دور يکساني دارند و در صورتي که سطح آنها بزرگ باشد ميدانهايشان مختلف خواهد بود .
?-?- حلق? کوچک
در اين قسمت ، روشي بسيار ساده براي پيدا کردن پترن ميدان يک حلق? کوچک عمل ميشود .
يک حلق? کوچک دايره اي به شعاع a را با توزيع جريان يکنواخت هم فازي ، طبق شکلa1-1 ، در نظر مي گيريم .
شعاع a در مقايسه با طول موج خيلي کوچک است ( λ >> a ) . اکنون فرض کنيد که حلق? دايره اي با يک مربع به طول ضلع d ، و نيز جريان يکنواخت هم فاز طبق شکلb1-1 در دست باشد .
بدين طريق ، حلقه مي تواند نظير چهار دو قطبي خطي کوتاه عمل کند . d را طوري انتخاب مي کنيم که سطح حلق? مربعي برابر سطح حلق? دايره اي شود . يعني ،
اگر جهت حلقه مثل شکل ?-? باشد ، ميدان الکتريکي دور آن فقط داراي يک مؤلف? E?خواهد بود . براي پيدا کردن پترن ميدان دور در صفحه y-z ، فقط لازم است ? قطبي از ? دو قطبي خطي کوچک (? و ?) را بررسي کنيم .
سطح مقطع عرضي حلقه در صفحه y-z در شکل ?-? نشان داده شده است .
چون دو قطبيهاي کوچک منفرد ? و ? در صفح? y-z غير جهتي هستند ، پترن ميدان حلقه در اين صفحه همان است که براي دو منبع نقطه اي ايزوتروپيک به دست آمد . بنابراين ،
ضريب i در رابط? (?-?) نشان مي دهد که ميدان کل E? با ميدانE?? دو قطبي منفرد در فاز تربيعي است . اکنون اگر λ >> d باشد ، رابط? (?-?) را مي توان نوشت ،
در تکميل فرمول دو قطبي ، دو قطبي در جهت z قرار گرفته بود ، در حالي که در حالت اخير دو قطبي در جهت x قرار دارد (ر.ک به شکلهاي ?-? و ?-? ) .
زاوي? θ در فرمول دو قطبي از محور دو قطبي اندازه گيري مي شود و در حالت اخير مقدار آن o90 است . زاوي? θ در فرمول (?-?) زاوي? ديگري نسبت به دو قطبي و مشابه شکلهاي (?-?) و (?-?) است . بنابراين ، براي ميدان دور EΦ?دو قطبي منفرد ،
چطور این فایل رو دانلود کنم؟
برای دانلود فایل کافیه روی دکمه "خرید و دانلود" کلیک کنید تا صفحه "پیش فاکتور خرید" برای شما باز شود و مشخصات (نام و نام خانوادگی ، تماس و ایمیل ) رو با دقت ثبت کنید و روی دکمه "پرداخت آنلاین" کلیک کنید بعد از پرداخت هزینه از طریق سیستم بانکی به سایت برگشت داده میشوید و صفحه دانلود برای شما نمایش داده میشود
آیا فایل رو بلافاصله بعد از خرید تحویل می گیرم؟
بله. بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین ، صفحه دانلود فایل برای شما نمایش داده میشود و می توانید فایل خریداری شده را دانلود نمایید
نمی توانم به صورت آنلاین خرید انجام دهم
در صورتی که امکان پرداخت آنلاین برای شما میسر نمی باشد می توانید هزینه فایل را به صورت آفلاین ( کارت به کارت) پرداخت نمایید تا فایل برای شما ارسال شود برای این کار کافیست در پیش فاکتور خرید مراحل خرید آفلاین را دنبال کنید
هزینه رو پرداخت کردم اما نمی توانم فایل را دانلود کنم
در سایت ام پی فایل چند روش پشتیبانی برای راحتی شما در نظر گرفتیم تا با سرعت بیشتری به پیام های شما رسیدگی کنیم. برای دریافت سریع فایل می تونید از گزینه پیگیری پرداخت یا تماس با ما (واقع در منوی بالای سایت) و یا از طریق شماره 09395794439 با ما در ارتباط باشید .
فایل دانلود شده با توضیحات ارائه شده مطابقت ندارد
اگر فایل با توضیحات ارائه شده توسط فروشنده همخوانی ندارد کافیست از طریق قسمت تماس با ما یا شماره 09395794439 با ما در میان بگذارید تا پیگیری های لازم صورت گیرد و فایل اصلی برای شما ارسال شود در صورتی که به هر دلیلی فایل اصلی در دسترس نباشد هزینه پرداختی شما برگشت داده میشود
برای به مشکل نخوردن در زمان خرید چه اقدامی انجام دهم ؟
برای اینکه در زمان پرداخت آنلاین به مشکل برخورد نکنید باید V P N خاموش باشد و از مرورگرهای موزیلا فایرفاکس و کروم استفاده کنید. و ضمنا در صفحه "پیش فاکتور خرید" مشخصات خود را به شکل صحیح وارد کنید تا در پیگیری های بعدی با مشکل مواجه نشوید