آنتن های موجبر شکاف دار در سال 1943 در دانشگاه Mc-Gill معرفی شدند. ساختار ساده، بازده بالا و پلاریزاسیون خطی این تشعشع کننده ها ، باعث محبوبیت آن ها در بسیاری از کاربردهای راداری شده است. برای پلاریزاسیون عمودی و اسکن زاویه ای زیاد، شکاف های روی بدنه باریک موجبر استفاده می شود. یک شکل متداول از این شکاف ها، شکاف های اریب می باشد. کوپلینگ بین المان های مجاور، به صورت قابل ملاحظه ای سطح لوب کناری را تحت تاثیر قرار می دهد. برای شکاف های روی بدنه باریک موجبر یک فرمول بندی دقیقی در دسترس نیست. به دلیل فرورفتگی طول شکاف ها به بدنه پهن موجبر آنالیز تحلیلی این شکاف ها مشکل است. در این مورد معمولا نتایج اندازه گیری استفاده می شود که بسیار هزینه بر می باشد. در این کار با بهره گرفتن از نرم افزار CST-Microwave Studio که یک تحلیگر میدانی عددی تمام موج می باشد، رسانایی و طول های رزونانس شکاف ها با در نظر گرفتن اثر کوپلینگ به وسیله اعمال شرایط مرزی پریودیک، محاسبه می شود. یک نمودار رسانایی برای المان های متفاوت فراهم و برای طراحی یک آرایه موج رونده موجبر شکاف دار استفاده می شود. کج شدن شکاف ها باعث افزایش پلاریزاسیون متقاطع می شود. در این کار یک نمونه شکاف چرخش نیافته که پلاریزاسیون متقاطع بسیار کمتری را به وجود می آورد پیشنهاد می شود. ساختار پیشنهاد شده از لحاظ ساخت بسیار آسان بوده و دارای مزیت قابل تیونینگ بودن با حساسیت کم به تلرانس ساخت می باشد. در این مورد هم یک نمودار طراحی برای رسانایی شکاف ها که اثر کوپلینگ متقابل بین شکاف ها را در نظر می گیرد فراهم می شود. آرایه طراحی شده با این نمونه از شکاف ها با طراحی با شکاف های اریب مقایسه می شود تا بهبود پلاریزاسیون متقاطع را نشان دهد.
کلید واژه : آنتن های شکاف دار ، سطح لوب کناری ، پلاریزاسیون متقاطع ، موج رونده

فهرست مطالب

فصل1.مقدمه 2
فصل2.تئوری آنتن و آرایه ها 6
2-1. پارامترهای مهم آنتن. 7
2-1-1. پهنای باند فرکانسی. 7
2-1-2. الگوی تشعشعی 8
2-1-3. جهت دهندگی ، بهره و پلاریزاسیون. 9
2-2. آنتن های آرایه ای 14
2-2-1. آرایه خطی یکنواخت. 15
2-2-2. توزیع جریان تیلور. 18
2-3. خلاصه. 21
فصل3.معرفی آنتن های آرایه ای موجبر شکاف دار 22
3-1. معرفی انواع شکاف های تشعشع کننده بر روی بدنه موجبر 24
3-2. روش های محاسبه مشخصه های شکاف. 28
3-2-1. فرمول های Stevenson 29
3-2-2. تحلیل مدل پراکندگی 30
3-2-3. شکاف اریب روی دیواره کناری موجبر 32
3-3. طراحی آرایه های شکاف دار موجبری. 33
3-3-1. طراحی آرایه موجبر شکاف دار از نوع رزونانسی. 36
3-3-2. طراحی آرایه موجبری شکاف دار از نوع موج رونده. 48
3-4. خلاصه. 55
فصل4.آرایه موج رونده موجبر شکاف دار با شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر 57
4-1. مقدمه 57
4-2. روش طراحی آرایه موج رونده با شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر 58
4-2-1. برنامه متلب برای محاسبه توزیع جریان خطی تیلور: 58
4-2-2. بدست آوردن فاصله بین المان ها و بررسی تاثیرات آن بر پهنای باند و پترن. 60
4-2-3. بدست آوردن دامنه تحریک و رسانایی شکاف ها. 65
4-2-4. تعیین مشخصات شکاف ها 68
4-2-5. نتایج شبیه سازی آرایه موجرونده طراحی شده با شکاف اریب 74
4-3. خلاصه. 82
فصل5.شکاف های چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 84
5-1. مقدمه 84
5-2. نحوه تحریک شکاف های چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 85
5-3. ساخار پیشنهاد شده برای کاهش پلاریزاسیون متقاطع 87
5-4. بدست آوردن رسانایی ساختار پیشنهاد شده. 88
5-5. آرایه موج رونده طراحی شده با ساختار پیشنهاد شده و نتایج شبیه سازی 89
5-5-1. پهنای باند. 91
5-5-2. الگوهای تشعشعی 91
5-6. آنالیز حساسیت ساختار پیشنهادی. 97
فصل6.نتیجه گیری و پیشنهادهایی برای کارهای آتی 102
6-1. نتیجه گیری 102
6-2. پیشنهاد های کارهای آینده. 103


فهرست جداول
جدول‏4‑1 : رسانایی شکاف ها برای رسیدن به مشخصات پترن مطلوب 73














فهرست شکل­ها
شکل‏2‑1: آنتن به عنوان یک قطعه مبدل 13
شکل‏2‑2: مدارمعادل آنتن 16
شکل‏2‑3 : دوقطبیهرتز 17
شکل‏2‑4 : یک موج صفحه ای با پلاریزاسیون بیضوی 21
شکل‏2‑5 : آرایه خطی یکنواخت با N المان 23
شکل‏2‑6 : مقادیر مناسب برای سطح لوب های کناری متفاوت 26
شکل‏2‑7 : پترن وتوزیع جریان تیلوربرای سطح لوب کناری -15dB 26
شکل‏2‑8 : پترن و توزیع جریان تیلور برای سطح لوب کناری-25dB 27
شکل‏3‑1: اصل بابینه 29
شکل‏3‑2 : انواع شکاف روی بدنه یک موجبر مستطیلی 31
شکل‏3‑3 : توزیع جریان سطحی روی بدنه موجبر مستطیلی در مد غالب. 32
شکل‏3‑4 : تغییرات رسانایی و سوسپتانس بر حسب عمق شکاف. 39
شکل‏3‑5 : نمونه ای از یک آرایه صفحه ای موجبر شکاف دار 40
شکل‏3‑6 : آرایه موجبر خطی با شکاف رزونانس طولی الف)تغذیه از کنار ب)تغذیه از وسط 45
شکل‏3‑7 : یک نمونه آرایه خطی رزونانسی با شکاف موازی طولی 46
شکل‏3‑8 : نمونه هایی از آرایه صفحه ای موجبر شکاف دار 48
شکل‏3‑9 :نمونه هایی از آرایه صفحه ای موجبر شکاف دار از نوع رزونانسی 50
شکل‏3‑10 : نمونه ای از آرایه صفحه ای رزونانسی با تغذیه از وسط توسط شکاف های سری 51
شکل‏3‑11 : آرایه موج رونده ای که از وسط تغذیه می شود 56
شکل‏3‑12 : پترن آرایه موج رونده تغذیه از وسط 57
شکل‏4‑1 : توزیع جریان تیلور برای سطح لوب کناری -35db و پهنای بیم 1.9 درجه 65
شکل‏4‑2 : آرایه خطی موجبر شکاف دار موج رونده با شکاف های اریب برای زاویه 85 درجه 66
شکل‏4‑3 : VSWR در کل بازه فرکانسی برای آرایه با زاویه بیم اصلی 85 درجه 66
شکل‏4‑4 : پترن در راستای سمت در فرکانس 2.7 GHz 67
شکل‏4‑5 : پترن در راستای سمت در فرکانس 2.85 GHz 67
شکل‏4‑6 : پترن در راستای سمت در فرکانس 3 GHz 68
شکل‏4‑7 : پترن در راستای سمت در فرکانس 3 GHz 69
شکل‏4‑8 : VSWR در کل بازه فرکانسی برای آرایه با زاویه بیم اصلی 86.5 درجه 69
شکل‏4‑9 : پترن آرایه طراحی شده با نمودار های موجود در مراجع 74
شکل‏4‑10 : ساختار پیشنهاد شده برای بدست آوردن مشخصات شکاف اریب با اثر کوپلینگ متقابل 75
شکل‏4‑11 : تغییرات بر حسب عمق فرورفتگی شکاف برای Ө=7 درجه 76
شکل‏4‑12 : مدار معادل خط انتقالی unit-cell شکل 4-10 77
شکل‏4‑13 : نمودار رسانایی شکاف اریب بر روی بدنه باریک موجبر بر حسب زاویه شکاف ها 79
شکل‏4‑14: شمای کلی آرایه طراحی شده با شکاف های اریب روی بدنه باریک موجبر 79
شکل‏4‑15: اندازه آرایه طراحی شده با شکاف اریب 80
شکل‏4‑16 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات دکارتی 81
شکل‏4‑17 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات قطبی 82
شکل‏4‑18 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات دکارتی 83
شکل‏4‑19 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات قطبی 83
شکل‏4‑20 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات دکارتی 84
شکل‏4‑21 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات قطبی 84
شکل‏4‑22 : اندازه آرایه طراحی شده در باند x 85
شکل‏4‑23 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در باند x 86
شکل‏4‑24 : پترن پلاریزاسیون متقاطع آرایه موج رونده طراحی شده با شکاف اریب 86
شکل‏5‑1 : نحوه تحریک شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر 89
شکل‏5‑2 : نحوه تحریک شکاف چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 90
شکل‏5‑3 : ساختار پیشنهاد شده برای تحریک شکاف چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 92
شکل‏5‑4 : رسانایی شکاف چرخش نیافته پیشنهاد شده بر حسب ارتفاع استوانه ها 93
شکل‏5‑5 : شمای کلی آرایه طراحی شده با ساختار پیشنهاد شده 94
شکل‏5‑6 : نمودار اندازه VSWR آرایه با ساختار پیشنهادی 95
شکل‏5‑7 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات دکارتی 96
شکل‏5‑8 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات قطبی 96
شکل‏5‑9 : پلاریزاسیون آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz 97
شکل‏5‑10: پترن وپلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده با نرم افزار HFSS 98
شکل‏5‑11 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات دکارتی 98
شکل‏5‑12: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات قطبی 99
شکل‏5‑13: پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7 GHz 99
شکل‏5‑14: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات دکارتی 100
شکل‏5‑15: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات قطبی 100
شکل‏5‑16: پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz 101
شکل‏5‑17 : نمودار هیستوگرام رسانایی شکاف ها 102
شکل‏5‑18: اندازه VSWR آرایه طراحی شده با تالرانس100 میکرون 103
شکل‏5‑19: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده با تلرانس 100 میکروندر فرکانس 2.85GHz 103
شکل‏5‑20: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده با تالرانس 100 میکروندر فرکانس 2.85GHz 104
شکل‏5‑21:پترن پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده با تلرانس 100 میکرون در فرکانس 2.85GHz 104