مبانی نظری و پیشینه پژوهشی ساختار آنتن های فرکتالی چند بانده به عنوان یک آنتن

با سحافایل در خدمت شما هستیم با «پیشینه پژوهشی و تحقیق و مبانی نظری ساختار آنتن های فرکتالی چند بانده به عنوان یک آنتن» که بطور کامل و جامع به این مبحث پرداخته و نیاز شما را به هرگونه جستجوی بیشتری برطرف خواهد نمود.

فهرست محتوا

آنتن های فرکتالی چند بانده بهبود یافته

2-1- مقدمه

2-2- آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق

2-2-1- خواص تشعشی و امپدانس ورودی

2-2-2- پترن تشعشعی

2-3- آنتن سرپینسکی بهبود یافته با مثلث داخلی

2-3-1- آنتن سرپینسکی بهبود یافته مرتبه اول با مثلث داخلی

2-3-2- آنتن سرپینسکی بهبود یافته مرتبه دوم با مثلث داخلی

2-3-2-1- کنترل تشعشعی برای آنتن سرپینسکی بهبود یافته مرتبه دوم با مثلث داخلی

2-4- آنتن سرپینسکی بهبودیافته با شکاف ها

3-4-1-2- کنترل فرکانس آنتن سرپینسکی بهبودیافته با شکاف ها، در مرتبه دوم

3-4-2- آنتن سرپینسکی بهبودیافته با شکافها، در مرتبه سوم

2-5- آنتن های سرپینسکی بهبود یافته چند لایه

2-6- آنتن های سرپینسکی بهبودیافته برش خورده

2-7- آنتن سرپینسکی دولایه، با لایه های مکمل

2-8- آنتن سه بانده مرکب

2-9- آنتنهای سرپینسکی بهبودیافته دایروی

2-10- آنتن فرکتالی آثولوئی

2-11- آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده

2-11-1- آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده عمودی

2-11-2- آنتن فرکتالی سرپینسکی کوتاه شده صفحه ای

2-11-3- آنتن صفحه ای پارانی

منابع 

2-1- مقدمه

در این فصل هدف بررسی بعضی از ساختارهای بهبود یافته آنتن­های فرکتالی چند بانده می­باشد. این فصل را با معروفترین آنتن فرکتالی چند بانده، یعنی آنتن سرپینسکی (SG- MSA) شروع می­کنیم.

امروزه با افزایش کاربرد آنتن­های فرکتالی چند بانده، با پهنای باند زیاد در سیستم­های مخابرات سیار و سایر سیستم­های مخابراتی مانند RFID[2]، روش­های متنوعی جهت افزایش پهنای باند و بهبود خواص چندبانده این آنتن­ها معرفی شده است. از جمله این روش­ها می­توان به پشته­سازی کردن[3] آنتن­های فرکتالی، ایجاد اختلال در صفحه زمین، تغییر مقیاس آنتن در تکرارهای مختلف، ایجاد اتصالات بین پیچ و صفحه زمین در مکان­های مشخص، استفاده از ساختارهای سرپینسکی دایره­ای و چندین روش دیگر اشاره کرد که در ادامه این فصل مورد بررسی قرار می­گیرند.

2-2- آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق

یکی از روش­هایی که به منظور بهبود خواص تشعشعی مانند پترن و تطبیق ورودی، برای آنتن­های سرپینسکی معرفی شده است، استفاده از آنتن­های سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق می­باشد. ساختار کلی آنتن سرپینسکی مرتبه دوم که توسط روش فوق بهبود یافته است، در شکل (2-1) نشان داده شده است.

شکل 2-1 : ساختار کلی آنتن سرپینسکی مرتبه دوم، بهبودیافته با بازوهای تطبیق [1]

در ادامه ضمن بررسی خواص این ساختار، نتایج شبیه­سازی این ساختار نرم IE3D بیان می­گردد. نوع        زیرلایه­ای که در این ساختار مورد استفاده قرار گرفته است، PTFE می­باشد که دارای 6/2  و 0018/0  ضخامت 1.2  می­باشد. در این ساختار تغذیه از نوع کابل هم­محور واقع در مرکز ساختار می­باشد. محل تغذیه با F مشخص شده است. در این ساختار امپدانس ورودی دیده شده از محل تغذیه، توسط دو پارامتر  که به ترتیب عرض هر بازو و زاویه انحراف بین دو بازو می­باشد، قابل کنترل می­باشد.

2-2-1- خواص تشعشی و امپدانس ورودی

شکل (2-2) امپدانس ورودی آتش نشان نشان داده شده در شکل (2-1) را برای مدهای مختلف نشان می­دهد. در این شکل قسمت ( )، امپدانس ورودی دیده شده از محل تغذیه را برای مد غالب و سایر مدهای مرتبه بالاتر، برحسب تغییرات زاویه انحرراف بین دو بازوی تغذیه نشان می­دهد. همان­طور که در این شکل می­بینید، امپدانس مد غالب این ساختار نسبت به تغییرات زاویه انحراف، بسیار حساس می­باشد و این در حالی است که برای اولین و دومین مد مرتبه بالا، تغییرات زاویه انحراف اثر چندانی بر امپدانس این مدها ندارد.

شکل (2-2- ) نیز تغییرات امپدانس ورودی را برای مدهای مختلف برحسب تغییرات عرض بازوی تغذیه نشان می­دهد. در این شکل زاویه انحراف بین دو بازو برابر با 208 درجه می­باشد. نتایج شکل (2-2- ) نشان می­دهد که تغییرات در عرض بازوها اثر چندانی بر امپدانس ورودی مد غالب نداشته و این در صورتی است که برای اولین و دومین مد مرتبه بالا، این تغییرات باعث تغییر زیادی در امپدانس ورودی برای این مدها می­شود.

با توجه به توضیحات فوق به راحتی قابل استنباط است که برای تغییر امپدانس ورودی برای مد غالب در آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوی تطبیق، می­توان از تغییر زاویه بین دو بازو استفاده کرد. و برای تغییر امپدانس ورودی برای اولین و دومین مدهای مرتبه بالا در آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوی تطبیق، می­توان از تغییر عرض بازوها استفاده کرد. پس یکی از مزایای استفاده از آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوی تطبیق، امکان ایجاد تطبیق امپدانس برای تمامی باندهای رزنانسی می­باشد. در ادامه به بررسی تأثیر تغییرات  بر روی امپدانس ورودی، فرکانس­های رزنانس و پترن تشعشی آنتن       می­پردازیم.

شکل 2-2 : امپدانس ورودی برای آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق ( )

شکل (2-3) تلفات بازگشتی را برای این آنتن نشان می­دهد. همانطور که در این شکل ملاحظه     می­کنید، توان بازگشتی برای سه زوج  نشان داده شده است. در اینجا زاویه انحراف به نحوی انتخاب شده است که مد غالب از نظر امپدانسی کاملاً تطبیق باشد. همان­طور که شکل (2-3) نشان    می­دهد با افزایش  بر روی فرکانس رزنانس مد غالب کاهش، و فرکانس رزنانس اولین مرتبه بالا افزایش می­یابد. تغییرات  بر روی فرکانس رزنانس دومین مرتبه بالا تقریباً بی­تأثیر می­باشد. البته نکته دیگر این است که با کاهش  پهنای باند سومین مد مرتبه بالا افزایش می­یابد. با توجه به این توضیحات برای تغییر نسبت فرکانس­های رزنانس برای یک آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق، می­توان از تغییر اندازه­های  استفاده کرد، که این خاصیت به طراح اجازه می­دهد تا بتواند بسته به کاربرد، فرکانس­های رزنانس این آنتن چندبانده را انتخاب کند.

شکل 2-3 : تلفات بازگشتی برای آنتن سرپینسکی بهبود یافته با بازوهای تطبیق

Sierpinski gasket Microstrip Antennas

Radio Frequency Identification

Stacking

SG- MSA with Matching Arms Fed

Teflon Fiber Glass

فهرست منابع

A Novel Ultra Wide Band Antenna Using Sierpinski Fractal Slots For Medical Imaging Applications International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) Vol. 2 Issue 1, ISSN : 2278 – 0181 January – 2013

Mohd E. Jalil, Mohamad K. A. Rahim, Noor Samsuri, Noor A. Murad, Huda A. Majid, Kamilia Kamardin, and Muhamad A. Abdullah fractal koch multiband textile antenna performance with bending, wet conditionsand on The human body Progress In Electromagnetics Research, VOL. 140, 633{652, 2013}.

Rouissi 1, I. Ben Trad2, J.M.Floc’h3, M. Sheikh4, and H.Rmili Design of Miniature Multiband Fractal CPW-fed Antenna for Telecommunication Applications Ppiers Proceedings, Stockholm, Sweden, AUG. 12{15, 2013

S.Aziz, M. A. S. Alkanhal, and A. F. A Sheta multiband fractal – like antennas Progress In Electromagnetics Research B, Vol. 29,339{354, 2011

Fujimoto, A. Henderson, K. Hirasawa, and J. R. Jams, Small Antennas. New York, Hohn Wiley & Sons, Research Studies Press, 2008

L. Jaggard and T. Spielman, “Triadic cantor target diffraction”, Microwave Opt. Technol. Lett., vol. 5, no. 9, pp. 560-466, Aug. 2005

K. Skrivervik, J-F. Zurcher, O. Staub, and J. R. Mosig, “PCS Antennas Design: The Challenge of Miniaturization,” IEEE Antennas and Propagation Magazine, 43, 4, August 2001, pp. 12-26.