بررسی آنتن و شبکه های بیسیم

بررسی آنتن و شبکه های بیسیم

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 .

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[1] (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[2] (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[3] (1895-1905) نیز اهمیت کشف امواج رادیویی را توسط هرتز تشخیص داد و یک سال بعد، قبل از مارکونی[4] 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.

اهمیت انجام تحقیق:

با توجه به پیشرفت روز افزون تکنولوژی ارتباطات و البته ارتباطات بی سیم، درجه اهمیت شبکه ها، به ویژه شبکه های بی سیم برای عموم و البته دانشگاهیان پر واضح است. اما مطلب مورد بحث درباره اهمیت انجام این تحقیق، میزان کارایی نتیجه این پژوهش در مسیر رشد و تعالی نیروی هوایی ارتش جمهوری اسلامی ایران است، که در این مقال بایستی به آن پرداخته شود.

همانطور که می دانید شبکه پدافند هوایی کشور C3 از زمان شهید بزرگوارسر لشکر منصور ستاری در مسیر تمرکز و هماهنگی بهینه و در واقع نهادینه کردن سیستم C4I و ورود کامپیوتر به این عرصه، قرار گرفته است. در این راستا بر آن شدیم، که با مطالعه در مورد شبکه های کامپیوتری و ملزومات آنها بستری جهت آمادگی هر چه بیشتر خود و نیز خوانندگان محترم فراهم آوریم؛ که به توسعه و پیشرفت در شبکه پدافند هوایی کشور در آتیه نزدیک انجامد. (ان شاء ا... ) زیرا که معتقدیم دست یابی به هر تکنولوژی و پیشرفت در آن، منوط به شناخت پایه ای و بنیادی آن تکنولوژی می باشد. در این بین با توجه به گستردگی قلمرو فضایی کشور و مخارج عظیم ارتباطات باسیم، تکنولوژی شبکه های بی سیم از ملزومات این امر به نظر می رسد؛ که ما سعی کرده ایم به معرفی آنها بپردازیم امید که مقبول حق و مطلوب نظر خوانندگان قرار گیرد.

اهداف کلی تحقیق :

فراهم نمودن زمینه و استعداد بالقوه در مسیر توسعه شبکه پدافند هوایی کشور، به عنوان یک شبکه بی سیم کارا، بزرگ و متمرکز از طریق ایجاد آمادگی علمی بنیادی درمورد شبکه های بی سیم و آنتن های مورد استفاده در آنها در میان پرسنل آینده پدافند هوایی ارتش جمهوری اسلامی ایران.

هدف های ویژه تحقیق :

- شناخت کلی شبکه های کامپیوتری و به ویژه شبکه های بی سیم.

- شناخت انواع روش های مدولاسیون جهت تهیه سیستم های ارتباطی لازم برای طراحی یک شبکه بی سیم بزرگ و ممترکز.

- شناخت آنتن و انواع آن.

- شناخت آنتن های هوشمند و مزیت بکار گیری آن ها در شبکه های بی سیم.

روش انجام تحقیق :

با توجه به اینکه در این پایان نامه به شناخت کلی شبکه های بی سیم و نیز تجزیه وتحلیل ملزومات آنها از جمله آنتن های قابل استفاده در آنها پرداخته شده است، برای انجام این تحقیق از روش موردی و زمینه ای بهره گرفته شده است؛ که نتیجه می گیریم این تحقیق در سطحی میانی از لحاظ سطح بندی تحقیقات، قرار گرفته است و دیدی بین حال نگر و آینده نگر از نظر زمانی،بر مساله دارد.

جامعه آماری در این مسیر اساتید محترم دانشکده مهندسی کنترل و نیز دانشکده مهندسی برق بوده اند. محیط پژوهش کتابخانه دانشکده های برق و کامپیوتر و نیز کتابخانه دانشکده برق دانشگاه صنعتی امیر کبیر و نیز کتابخانه مرکزی دانشگاه های صنعتی شریف و تربیت مدرس بوده است.

روش گردآوری اطلاعات نیز بر پایه ترجمه متون انگلیسی از کتاب های جدید منتشر شده در این زمینه و نیز نمونه برداری از میان پایان نامه های دانشجویان دانشگاه های یادشده بوده است.

2-2: نرم افزار شبکه

برای کاهش ﭘیچیدگی های طراحی اغلب شبکه ها بصورت مجموعه ای از چند لایه (layer) یا سطح (level) که هر کدام روی دیگری قرار می گیرند طراحی می شوند.

تعداد لایه ها , نام هر لایه, محتوای آن وکاری که هر لایه انجام می دهد از شبکه ای به شبکة دیگرمتفاوت است. وظیفة هر لایه ارائة سرویس های خاص به لایه های خاص بالاتر و ﭘنهان کردن جزئیات کار از دید آن ها است. دراین مفهوم هرلایه یک ماشین مجازی (virtual machine) است که سرویس های خاصی را در اختیار لایه های بالاتر قرار می دهند .

لایه n یک ماشین همیشه با لایة n ماشین دیگر حرف می زند . قواعد و قراردادهای این ارتباط را ﭘروتکل لایة n (layer n protocol) می نامند. در ساده ترین حالت, ﭘروتکل عبارتست از قراردادهای توافق شده بین دو طرف برای برقراری و ﭘیشبرد یک ارتباط . البته اغلب افراد مفهوم سرویس و ﭘروتکل را با هم اشتباه می گیرند . اما درک تفاوت بین این دو بقدری مهم است که جا دارد بازهم برآن تاکید کنیم . سرویس (service)عبارتست از مجموعه ای از عملکرد های ﭘایه که یک لایه در اختیار لایة بالاتر قرار می دهد . سرویس فقط می گوید که لایه چه کارهایی می تواند برای کاربر خود انجام دهد ولی هیچ چیز دربارة چگونگی آن نمی گوید . سرویس در واقع به واسطه بین دو لایه مربوط می شود که در آن لایة ﭘائین تر ارائه دهندة سرویس و لایة بالاتر مصرف کنندة سرویس است . اما ﭘروتکل عبارتست ازمجموعة قواعد حاکم بر فرمت , مفهوم و نحوة تبادل بسته ها و ﭘیام ها بین دو لایة همتا . در واقع این ﭘروتکل است سرویس های تعریف شده در هر لایه را ﭘیاده سازی و ﭘیام های مبادله شده بین دو لایه همتا (در دو کاﻣﭙیوترمختلف ) را کنترل می کند .

مطلبی که نباید در این جا بیفتد مفهوم واژة همتا است . به اجزایی که دریک لایه هستند همتا (peer) گفته می شود . این همتاها می توانند ﭘروسس های نرم افزاری, وسائل سخت افزاری ویا حتی دو انسان باشند . به عبارت دیگر این همتاها هستند که با استفاده از ﭘروتکل با هم رابطه برقرار می کنند .

در حقیقت داده ها هرگز مستقیما از لایة n یک ماشین به لایة n ماشین دیگر منتقل نمی شوند . بلکه هر لایه داده ها (واطلاعات کنترلی) را به لایة زیرین خود می دهدتا به ﭘائین ترین لایه برسد . در زیر ﭘائین ترین لایه(لایه 1) رسانة فیزیکی (physical medium)قرار دارد که داده ها راجابجا می کند . در شکل(1،2)

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

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل2.1:آنتنVمعکوس 12

شکل 2.2 : آنتن های بوقی مستطیلی. الف- بوق قطاعی صفحه H ؛ ب - بوق قطاعی صفحه

E ؛ ج- بوق هرمی. 14

شکل 2.3 : الف- آنتن دو مخروطی نا محدود ؛ ب- آنتن دو مخروطی محدود 15

شکل2.4: الف- پرتو تشعشعی یک آنتن دو مخروطی نامحدود ؛ ب- آنتن دیسک و مخروط 16

شکل 2.5 : آنتن حلزونی 17

شکل 2.6: دستگاه مختصات کروی 19

شکل2.7 : نمونه نمودار پرتو افکنی سه بعدی 20

شکل 2.8: نمودار پرتو افکنی میدان الکتریکی یک آنتن. 21

شکل2.9: ترتیب آنتن ها در تعیین نمودار پرتو افکنی 22

شکل 2.10: نمودار پرتو افکنی یک آنتن عملی. 24

شکل2.11: مدار معادل آنتن از نظر پرتو و تلفات 26

شکل2.12: آنتن متصل به بار و مدار معادل تونن آن؛ الف: آنتن ب: مدار معادل 26

شکل2.13:آنتن خطی به طول 27

شکل2.14: وضعیت آنتن فرکانس 30 کیلو هرتز 32

شکل 1،3: لایه ها و پروتکل ها و واسطه ها 44

شکل 3,2:انتقال اطلاعات در یک شبکه 5 لایه 45

شکل 3،3: پشته پروتکل 802.11 49

شکل3,4:پشته پروتکلی16,802 51

شکل3,5: محیط انتقال در 802.16. 52

شکل 3,6: فریم ها و برش های زمانی در روش) TDD(Time Division Duplexing 54

شکل 4.1: مدل لی (ES انتشار دهنده موثر ؛ MU: ایستگاه پایه ؛ AE عنصر آرایه) 63

شکل 4.2: یک مجموعه ای انتشار دهنده های یکسان که بطور یکنواخت و مجزا

از هم قرار گرفته اند.(ES: انتشار دهنده های موثر، BS: ایستگاه مرکزی) 64

شکل4.3: مدل میکروسل یک کانال بی سیم (BS: ایستگاه مرکزی , MU: واحد متحرک) 65

شکل 4.4: کانال بی سیم مدل باند عریض محیط میکروسل:

(MU, BS منطقه بیضی هستند) 65

شکل 4.5: مدل کانال بی سیم روی یک پرتو دلخواه از انتشار دهنده های بنا نهاده شده است.

هر انتشار دهنده یک دسته ای ازانتشار دهنده های کوچکتر است. 66

شکل 4.6: مدل زاویه دریافت گاوسی ویژه یک پرتو یک واحد انتشار دهنده ها:

انتشار یک سیگنال واحد اصلی است. 66

شکل 4.7: مدلRay leighمربوط به محیط همزیستی انتشار دهنده های محلی

(local scatterer) و انتشاردهنده های اصلی. 67

شکل 4.8:محیط کانال سمتی شهری بد با یک جفت از پرتوهای اولیه و ثانویه 68

شکل4.9: طرح ترکیبی اختلافها به صورت انتخابی بر مبنای بیشترین SNR خروجی

پایه ریزی شده است. 69

شکل 4.10: روش ترکیب بر مبنای بیشترین درصدSNR 69

شکل 4.11: طرح ترکیب بر مبنای بهره مساوی: خروجی مطابق با جمع هم فازها

از سیگنال های شاخه آرایه می باشد. 70

شکل4.12: ترکیب آنتن هوشمند و بخشهای کنترل سیگنال مربوطه. 72

شکل 4.13: مثالی از یک ماتریس Blass: یک ساختار سه عنصره جهت

تولید سیم کناری عریض. ماتریس 75

شکل 14،4: تکنیک های شکل دهی بیم؛

(a): روش پایه باند (b).DOA/los: استراتژی مشخص طراحی. 77

شکل 4.15: بیم های مستقیم برای یک آنتن هوشمند 80

شکل 4.16: ترکیب آرایه سازگار: (a) مدل Applebaum (b) مدل widrow 81

شکل 4.17: یک پایه دو بیم ماتریس .Butler BMP#1): بیم شکل یافته با پورت ورودی#1) 82

شکل:4.18 هیبرید چهار گانه ابتدایی ناشی از کاربرد کاربرد یکTجادویی: یک آرایه دو المانه؛

Tجادویی؛ بیم در برابر پورت های بر انگیخته شده؛و مسیر تاخیر بهبود یافته از بیم پورت 4. 83

شکل 4.19:هیبرید چهارگانه تزویج شده بر مبنای راستا(الف):هیبرید تزویج شده پهلویی؛

(ب)هیبرید تزویج شده عمودی؛S:شکاف تزویج شده در فضای حائل بین دو موجبر؛

و،ML:ظرفیت منطبق شده. 84

شکل 4.20: ترکیب چهار موقعیت در پرتو قابل سوئیچ برای استفاده در

ماتریس Butlar: (ps): شیفت دهنده فاز) 85

شکل4.21 : نمایش نقش هیبریدچهارگانه در ماتریس Butler چهارالمانی:

هیبرید یک اختلاف فاز درجه را در ارسال عرضه می کند. 86

شکل 4.22:پیاده سازی آنتن هوشمند با سوئیچ قابل برنامه ریزی 87

شکل 4.23:آرایه خطی. 90

شکل4.24: آرایه فازی از نوع مسطح. 91

شکل 4.25:آرایه مسطح مستطیلی. 91

شکل 4.26:سوییچ های میکروالکترومکانیکال 93

شکل 4.27:شیفت دهنده ی فاز دی الکتریک ولتاژ متغیر 93

---

خرید فایل

بررسی اصول طراحی آنتن های حلقوی

پایان نامه بررسی اصول طراحی آنتن های حلقوی

مقدمه

فصل اول

1- آنتن حلقوی ....................................................................................9

1-1- حلقۀ کوچک ............................................................................. 9

2-1- دو قطبی مغناطیسی کوتاه . معادل یک حلقله ..................................... 13

3-1- میدانهای دور دو قطبی کوچک و دو قطبی کوتاه ...............................16

4-1- مقایسه میدانهای دور حلقه کوچک و دو قطبی کوتاه ...........................20

5-1- آنتن حلقه ای . حالت کلی ........................................................... 21

6-1- پترن های میدان دور آنتهای حلقه ای دایره ای با جریان یکنواخت .......... 26

7-1- حلقه کوچک به عنوان یک حالت خاص .......................................... 30

8-1- مقاومت تشعشع حلقه ها ............................................................... 31

9-1- خاصیت جهتی آنتهای حلقه ای دایره ای با جریان یکنواخت ................. 37

10-1- جدول فرمول های حلقه ............................................................. 39

11-1- آنتهای حلقوی مربعی ................................................................ 40

12-1- آنتهای حلقوی دایروی .............................................................. 53

13-1- حلقه ی دایروی حامل یک جریان ثابت ......................................... 61

فصل دوم

2- آنتهای حلقوی کوچک ................................................................... 65

1-2- دوگانگی ................................................................................. 66

2-2- آنتن حلقوی کوچک .................................................................. 71

فصل سوم

3- آنتهای یاگی یودا .......................................................................... 77

منابع و مأخذ ............................................................................91

اصول و تعاریف آنتنها

مقدمه :

از آغاز تمدن بشری مخابرات اهمیت اساسی را برای جوامع انسانها داشته است . در مراحل اولیه مخابرات توسط امواج صوتی از طریق صدا صورت می گرفت . با افزایش مسافات لازم برای مخابرات ابزارهای مختلفی مانند طبلها ، بوقها و غیره ارائه شدند .

برای مسافات طولانیتر روشها و وسائل ارتباطات بصری مانند پرچمهای خبری و علائم دودی در روز و آتش در شب به کار برده شدند .

البته ابزارهای مخابراتی نوری از قسمت مرئی طیف الکترومغناطیسی استفاده میکنند. تنها در تاریخ اخیر بشر است که طیف الکترومغناطیسی خارج از ناحیه مرئی برای ارتباطات راه دور از طریق امواج رادیوئی به کار برده شده است .

آنتن رادیوئی یک قطعه اساسی در هر سیستم رادیوئی می باشد . یک آنتن رادیوئی یک ابزاری است که امکان تشعشع یا دریافت امواج رادیوئی را فراهم می سازد .

به عبارت دیگر ، یک آنتن یک موج هدایت شده روی یک خط انتقال را به یک موج فضای آزاد در حالت ارسال و برعکس در حالت دریافت تبدیل می کند . بنابراین ، اطلاعات می تواند بدون هیچ گونه ساختار و وسیله واسطه ای بین نقاط و محلهای مختلف انتقال یابد .

فرکانسهای ممکن امواج الکترومغناطیسی حامل این اطلاعات طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد .

باند فرکانسهای رادیوئی در ضمیمه ارائه شده اند . یکی از بزرگترین منابع انسان طیف الکترومغناطیسی است و آنتنها در استفاده از این منبع طبیعی نقش اساسی را ایفاء کرده اند . یک تاریخ مختصر تکنولوژی آنتنها بحثی از کاربردهای آنها ذیلاً ارائه می شود .

مبنای نظری آنتها 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 الکترومغناطیسی پدیده های فیزیک یکسانی هستند .

همچنین پیش بینی کرد که نور و اختلالات الکترومغناطیسی را می توان بصورت امواج رونده دارای سرعت برابر توجیه کرد .

فیزیکدان آلمانی "هاینریش هرتزگ" (1857 – 1897) در سال 1886 توانست صدق ادعاو پیش بینی ماکسول را مبنی بر اینکه کنشها و پدیده های الکترومغناطیسی می توانند در هوا منتشر شوند ، نشان دهد .

هرتز کشف کرد که اختلالات الکتریکی می توان توسط یک مدار ثانویه با ابعاد مناسب برای حالت تشدید و دارای یک شکاف هوا برای ایجاد جرقه آشکار کرد .

منبع اولیه اختلالات الکتریکی مورد بررسی هرتز شامل دو ورق هم صفحه بود که هر ورق با یک سیم به یک سیم پیچ القائی وصل می شد .

این اولین آنتن مشابه آنتن دو قطبی ورق خازنی مورد بحث در بخش 2-1 می باشد . هرتز آنتهای دو قطبی و حلقوی و نیز آنتهای انعکاسی سهموی استوانه ای نسبتاً پیچیده ای را دارای دو قطبیهائی در امتداد خط کانونی شان بعنوان تغذیه ساخت .

مهندس برق ایتالیایی "گوگلیلمو مارکونی" نیز یک استوانه سهموی میکروویو در طول موج 23 سانتیمتر را برای انتقال کد اولیه اش ساخت . ولی کارهای بعدیش برای حصول برد مخابراتی بهتر در طول موجهای بلندتر بود .

برای اولین مخابرات رادیوئی در ماورای اقیانوس اطلس در سال 1901 آنتن فرستنده شامل یک فرستنده جرقه ای بود که بین زمین و یک سیستم شامل 50 عدد سیم قائم متصل می شد .

سیم ها از هم باز شده و توسط یک سیم افقی متصل به دو دکل نگه داشته می شد . آنتن گیرنده توسط بالونهائی آویزان می شدند . مارکونی اهمیت مرتفع کردن آنتها را در این فرکانسهای پائین در حدود 60 کیلوهرتز درک می کرد .

فیزیکدان روسی " الکساندر پوپوف " (1859 – 1905) نیز اهمیت کشف امواج رادیویی را توسط هرتز تشخیص داد و یک سال قبل از مارکونی شروع به کار و فعالیت در مورد روشهای دریافت آنها نمود .

خرید فایل

شناخت شبکه های بی سیم و مبانی آنتن

شناخت شبکه های بی سیم و مبانی آنتن

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 .

فهرست مطالب:

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

97

فهرست اشکال

شکل2.1:آنتنVمعکوس 12

شکل 2.2 : آنتن های بوقی مستطیلی. الف- بوق قطاعی صفحه H ؛ ب - بوق قطاعی صفحه

E ؛ ج- بوق هرمی. 14

شکل 2.3 : الف- آنتن دو مخروطی نا محدود ؛ ب- آنتن دو مخروطی محدود 15

شکل2.4: الف- پرتو تشعشعی یک آنتن دو مخروطی نامحدود ؛ ب- آنتن دیسک و مخروط 16

شکل 2.5 : آنتن حلزونی 17

شکل 2.6: دستگاه مختصات کروی 19

شکل2.7 : نمونه نمودار پرتو افکنی سه بعدی 20

شکل 2.8: نمودار پرتو افکنی میدان الکتریکی یک آنتن. 21

شکل2.9: ترتیب آنتن ها در تعیین نمودار پرتو افکنی 22

شکل 2.10: نمودار پرتو افکنی یک آنتن عملی. 24

شکل2.11: مدار معادل آنتن از نظر پرتو و تلفات 26

شکل2.12: آنتن متصل به بار و مدار معادل تونن آن؛ الف: آنتن ب: مدار معادل 26

شکل2.13:آنتن خطی به طول 27

شکل2.14: وضعیت آنتن فرکانس 30 کیلو هرتز 32

شکل 1،3: لایه ها و پروتکل ها و واسطه ها 44

شکل 3,2:انتقال اطلاعات در یک شبکه 5 لایه 45

شکل 3،3: پشته پروتکل 802.11 49

شکل3,4:پشته پروتکلی16,802 51

شکل3,5: محیط انتقال در 802.16. 52

شکل 3,6: فریم ها و برش های زمانی در روش) TDD(Time Division Duplexing 54

شکل 4.1: مدل لی (ES انتشار دهنده موثر ؛ MU: ایستگاه پایه ؛ AE عنصر آرایه) 63

شکل 4.2: یک مجموعه ای انتشار دهنده های یکسان که بطور یکنواخت و مجزا

از هم قرار گرفته اند.(ES: انتشار دهنده های موثر، BS: ایستگاه مرکزی) 64

شکل4.3: مدل میکروسل یک کانال بی سیم (BS: ایستگاه مرکزی , MU: واحد متحرک) 65

شکل 4.4: کانال بی سیم مدل باند عریض محیط میکروسل:

(MU, BS منطقه بیضی هستند) 65

شکل 4.5: مدل کانال بی سیم روی یک پرتو دلخواه از انتشار دهنده های بنا نهاده شده است.

هر انتشار دهنده یک دسته ای ازانتشار دهنده های کوچکتر است. 66

شکل 4.6: مدل زاویه دریافت گاوسی ویژه یک پرتو یک واحد انتشار دهنده ها:

انتشار یک سیگنال واحد اصلی است. 66

شکل 4.7: مدلRay leighمربوط به محیط همزیستی انتشار دهنده های محلی

(local scatterer) و انتشاردهنده های اصلی. 67

شکل 4.8:محیط کانال سمتی شهری بد با یک جفت از پرتوهای اولیه و ثانویه 68

شکل4.9: طرح ترکیبی اختلافها به صورت انتخابی بر مبنای بیشترین SNR خروجی

پایه ریزی شده است. 69

شکل 4.10: روش ترکیب بر مبنای بیشترین درصدSNR 69

شکل 4.11: طرح ترکیب بر مبنای بهره مساوی: خروجی مطابق با جمع هم فازها

از سیگنال های شاخه آرایه می باشد. 70

شکل4.12: ترکیب آنتن هوشمند و بخشهای کنترل سیگنال مربوطه. 72

شکل 4.13: مثالی از یک ماتریس Blass: یک ساختار سه عنصره جهت

تولید سیم کناری عریض. ماتریس 75

شکل 14،4: تکنیک های شکل دهی بیم؛

(a): روش پایه باند (b).DOA/los: استراتژی مشخص طراحی. 77

شکل 4.15: بیم های مستقیم برای یک آنتن هوشمند 80

شکل 4.16: ترکیب آرایه سازگار: (a) مدل Applebaum (b) مدل widrow 81

شکل 4.17: یک پایه دو بیم ماتریس .Butler BMP#1): بیم شکل یافته با پورت ورودی#1) 82

شکل:4.18 هیبرید چهار گانه ابتدایی ناشی از کاربرد کاربرد یکTجادویی: یک آرایه دو المانه؛

Tجادویی؛ بیم در برابر پورت های بر انگیخته شده؛و مسیر تاخیر بهبود یافته از بیم پورت 4. 83

شکل 4.19:هیبرید چهارگانه تزویج شده بر مبنای راستا(الف):هیبرید تزویج شده پهلویی؛

(ب)هیبرید تزویج شده عمودی؛S:شکاف تزویج شده در فضای حائل بین دو موجبر؛

و،ML:ظرفیت منطبق شده. 84

شکل 4.20: ترکیب چهار موقعیت در پرتو قابل سوئیچ برای استفاده در

ماتریس Butlar: (ps): شیفت دهنده فاز) 85

شکل4.21 : نمایش نقش هیبریدچهارگانه در ماتریس Butler چهارالمانی:

هیبرید یک اختلاف فاز درجه را در ارسال عرضه می کند. 86

شکل 4.22:پیاده سازی آنتن هوشمند با سوئیچ قابل برنامه ریزی 87

شکل 4.23:آرایه خطی. 90

شکل4.24: آرایه فازی از نوع مسطح. 91

شکل 4.25:آرایه مسطح مستطیلی. 91

شکل 4.26:سوییچ های میکروالکترومکانیکال 93

شکل 4.27:شیفت دهنده ی فاز دی الکتریک ولتاژ متغیر 93

خرید فایل

دانلود تحقیق با موضوع آنتن

تحقیق با موضوع آنتن

فهرست مطالب:

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

فهرست اشکال:

عنوان صفحه

شکل2.1:آنتنVمعکوس 12

شکل 2.2 : آنتن های بوقی مستطیلی. الف- بوق قطاعی صفحه H ؛ ب - بوق قطاعی صفحه

E ؛ ج- بوق هرمی. 14

شکل 2.3 : الف- آنتن دو مخروطی نا محدود ؛ ب- آنتن دو مخروطی محدود 15

شکل2.4: الف- پرتو تشعشعی یک آنتن دو مخروطی نامحدود ؛ ب- آنتن دیسک و مخروط 16

شکل 2.5 : آنتن حلزونی 17

شکل 2.6: دستگاه مختصات کروی 19

شکل2.7 : نمونه نمودار پرتو افکنی سه بعدی 20

شکل 2.8: نمودار پرتو افکنی میدان الکتریکی یک آنتن. 21

شکل2.9: ترتیب آنتن ها در تعیین نمودار پرتو افکنی 22

شکل 2.10: نمودار پرتو افکنی یک آنتن عملی. 24

شکل2.11: مدار معادل آنتن از نظر پرتو و تلفات 26

شکل2.12: آنتن متصل به بار و مدار معادل تونن آن؛ الف: آنتن ب: مدار معادل 26

شکل2.13:آنتن خطی به طول 27

شکل2.14: وضعیت آنتن فرکانس 30 کیلو هرتز 32

شکل 1،3: لایه ها و پروتکل ها و واسطه ها 44

شکل 3,2:انتقال اطلاعات در یک شبکه 5 لایه 45

شکل 3،3: پشته پروتکل 802.11 49

شکل3,4:پشته پروتکلی16,802 51

شکل3,5: محیط انتقال در 802.16. 52

شکل 3,6: فریم ها و برش های زمانی در روش) TDD(Time Division Duplexing 54

شکل 4.1: مدل لی (ES انتشار دهنده موثر ؛ MU: ایستگاه پایه ؛ AE عنصر آرایه) 63

شکل 4.2: یک مجموعه ای انتشار دهنده های یکسان که بطور یکنواخت و مجزا

از هم قرار گرفته اند.(ES: انتشار دهنده های موثر، BS: ایستگاه مرکزی) 64

شکل4.3: مدل میکروسل یک کانال بی سیم (BS: ایستگاه مرکزی , MU: واحد متحرک) 65

شکل 4.4: کانال بی سیم مدل باند عریض محیط میکروسل:

(MU, BS منطقه بیضی هستند) 65

شکل 4.5: مدل کانال بی سیم روی یک پرتو دلخواه از انتشار دهنده های بنا نهاده شده است.

هر انتشار دهنده یک دسته ای ازانتشار دهنده های کوچکتر است. 66

شکل 4.6: مدل زاویه دریافت گاوسی ویژه یک پرتو یک واحد انتشار دهنده ها:

انتشار یک سیگنال واحد اصلی است. 66

شکل 4.7: مدلRay leighمربوط به محیط همزیستی انتشار دهنده های محلی

(local scatterer) و انتشاردهنده های اصلی. 67

شکل 4.8:محیط کانال سمتی شهری بد با یک جفت از پرتوهای اولیه و ثانویه 68

شکل4.9: طرح ترکیبی اختلافها به صورت انتخابی بر مبنای بیشترین SNR خروجی

پایه ریزی شده است. 69

شکل 4.10: روش ترکیب بر مبنای بیشترین درصدSNR 69

شکل 4.11: طرح ترکیب بر مبنای بهره مساوی: خروجی مطابق با جمع هم فازها

از سیگنال های شاخه آرایه می باشد. 70

شکل4.12: ترکیب آنتن هوشمند و بخشهای کنترل سیگنال مربوطه. 72

شکل 4.13: مثالی از یک ماتریس Blass: یک ساختار سه عنصره جهت

تولید سیم کناری عریض. ماتریس 75

شکل 14،4: تکنیک های شکل دهی بیم؛

(a): روش پایه باند (b).DOA/los: استراتژی مشخص طراحی. 77

شکل 4.15: بیم های مستقیم برای یک آنتن هوشمند 80

شکل 4.16: ترکیب آرایه سازگار: (a) مدل Applebaum (b) مدل widrow 81

شکل 4.17: یک پایه دو بیم ماتریس .Butler BMP#1): بیم شکل یافته با پورت ورودی#1) 82

شکل:4.18 هیبرید چهار گانه ابتدایی ناشی از کاربرد کاربرد یکTجادویی: یک آرایه دو المانه؛

Tجادویی؛ بیم در برابر پورت های بر انگیخته شده؛و مسیر تاخیر بهبود یافته از بیم پورت 4. 83

شکل 4.19:هیبرید چهارگانه تزویج شده بر مبنای راستا(الف):هیبرید تزویج شده پهلویی؛

(ب)هیبرید تزویج شده عمودی؛S:شکاف تزویج شده در فضای حائل بین دو موجبر؛

و،ML:ظرفیت منطبق شده. 84

شکل 4.20: ترکیب چهار موقعیت در پرتو قابل سوئیچ برای استفاده در

ماتریس Butlar: (ps): شیفت دهنده فاز) 85

شکل4.21 : نمایش نقش هیبریدچهارگانه در ماتریس Butler چهارالمانی:

هیبرید یک اختلاف فاز درجه را در ارسال عرضه می کند. 86

شکل 4.22:پیاده سازی آنتن هوشمند با سوئیچ قابل برنامه ریزی 87

شکل 4.23:آرایه خطی. 90

شکل4.24: آرایه فازی از نوع مسطح. 91

شکل 4.25:آرایه مسطح مستطیلی. 91

شکل 4.26:سوییچ های میکروالکترومکانیکال 93

شکل 4.27:شیفت دهنده ی فاز دی الکتریک ولتاژ متغیر 93

خرید فایل

طراحی و شبیه سازی آنتن های آرایه ای

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 .

در این پایان­ نامه، در ابتدا و در فصل اول به معرفی مقدم ه­ای درباره­ ی آنتن­ ها و معرفی آنها می­پردازیم. در فصل بعدی به انواع آنتن­ها را معرفی می­نمائیم. در این فصل تمرکز اصلی بر روی آنتن­های آرایه­ ای می­باشد. برای این منظور ساختار این آنتن­ها را مورد بررسی قرار داده و ویژگی­ها و کاربردهای این نوع از آنتن­های را مورد بررسی قرار می­دهیم.

در فصل سوم، پارامترهای مهم در طراحی آنتن­ های آرایه ­ای را مورد بررسی قرار می­دهیم. برای این منظور به توضیح کامل و جامع این پارامترها می­پردازیم.

در فصل چهارم شبیه ­سازی آنتن­ های آرایه­ ای را در نرم ­افزار HFSS مورد بررسی قرار می­دهیم. در این فصل روند کامل این شبیه ­سازی را ارائه داده و نتایج را مورد بررسی قرار می­دهیم.

در فصل پنجم نیز از بحث حاضر نتیجه­ گیری می­کنیم. در این فصل سعی می­کنیم که نتایج مطلوب این آنتن­ ها را ارائه دهیم.

فهرست مطالب

فصل اول.. 8

مقدمه-معرفی آنتن ها8

روش انجام تحقیق :9

مبانی آنتن:10

فصل دوم. 21

معرفی آنتن های آرایه ای.. 21

فرکانس‌های مخابراتی.. 22

باندهای فرکانسی.. 22

آنتن های آرایه فازی:25

اصول آرایه فازی:26

ترکیبات آرایه فازی:27

محاسبه ی خروجی آرایه چهار نقطه ای:28

هدایت بیم:28

مقایسه ی تغذیه گرهای موازی و متوالی:29

انواع phase shifter :30

پارامترهای آنتن آرایه فازی:35

نمودار پرتو افکنی آنتن ها:35

دستگاه مختصات نمایش نمودار پرتو افکنی:35

نمودار پرتو افکنی سه بعدی و دو بعدی :36

نمودار پرتو افکنی درفضای آزاد و در مجاورت زمین :39

نمودار پرتو افکنی آنتن فرستنده و گیرنده:39

جهت دهندگی آنتن ها:40

پهنای شعاع و پهنای شعاع نیم توان:41

شعاع های فرعی آنتن ها:42

مقاومت پرتو افکنی آنتن:43

امپدانس ورودی آنتن :43

سطح موثر یا سطح گیرنده آنتن ها:44

طول موثر آنتن:45

پهنای نوار فرکانس آنتن ها:46

پلاریزاسیون آنتن ها:47

پلاریزاسیون خطی:47

پلاریزاسیون دایره ای :48

پلاریزاسیون بیضوی:49

آرایههای آنتن:49

ضریب آرایه برای آرایه های خطی:49

آرایه های خطی با فاصله گذاری یکسان و تحریک یکنواخت:51

عبارت ضریب آرایه:51

پویش تابه اصلی و پهنای تابه:54

آرایه سر آتش عادی:57

آرایه سر آتش هانسن – وودیارد. 58

انواع آرایه ها:59

آرایه های خطی:60

آرایه های مسطح:60

ویژگیهای آرایه فازی:62

تکنولوژی شیفت دهنده فاز:63

تکنولوژی شیفت دهنده ی فاز دیالکتریک ولتاژ:64

فصل چهارم. 65

شبیه سازی آنتن آرایه ی در نرم افزار HFSS. 65

روند طراحی در نرم افزار HFSS:66

نتایج شبیه سازی:72

فصل پنجم.. 76

نتیجه گیری.. 76

مراجع:79

خرید فایل

آنتن ها

آنتن از یک سیم مستقیم تشکیل شده است که اگر در فرستنده به کار رود، امواج فرستنده را به امواج الکترومغناطیستبدیل نموده و پخش می نماید و اگر در گیرنده به کار رود، امواج الکترومغناطیسیموجود در فضا را دریافت نموده و تبدیل به امواج الکتریکی نموده و جهت آشکار شدن، به مدار گیرنده می دهد .

معمولا در گیرنده‌ها هر آنتن به ازاء یک فرکانسمشخصی، به تشدید درآمده و به ازاء آن فرکانس، ولتاژماکزیمم مشخصی تولید می نماید. هرگاه طول آنتن متناسب با طول موجدریافتی باشد، موج کاملا در آنتن قرار می گیرد و اصطلاحا می گویند آنتن رزنانس شده و یا به تشدید در آمده است یعنی آنتن با موج رسیده هماهنگ شده است و در این حالت ولتاژیکه به آنتن رسیده، حداکثر است .

البته نیازی نیست که طول آنتن حتماً با طول موج رسیده کاملا برابر باشد، زیرا جهت رفع این مشکل سیم پیچیرا به همراه یک یا دو خازنمتغیر به آنتن اضافه می کنند تا حالت تشدید را در آنتن بوجود آورند.

فهرست مطالب

1- آنتن

1-1- نقشه ها و پارامترهای انتن

1-2- آرایه های آنتن

شکل 1- چند نوع مختلف از انواع آنتنهای معمول

شکل 2- نقشه تشعشعی یک آرایه خطی سه عنصره

2- آنتنهای میکرواستریپ

2-1- اساس کار آنتنهای میکرواستریپ

2-2- مدلکویتی

2-2-1- ارایش میدان TM

2-3- طراحی آنتن های میکرواستریپ

شکل3- انواع شکلهای هندسی معمول در آنتنهای میکرواسترپپ الف- مربع ب-مستطیل پ-دوقطبی ت-دایره ث-بیضی ج-مثلث چ-قطاع ح-حلقه خ-قطاع حلقه

شکل3- توزیع بار و چگالی جریان در پچ میکرواستریپ

شکل5- مختصات یک پچ میکرواستریپ مستطیلی

شکل 6-فرض می شود که کل پیرامون پچ را محیطی با ثابت دی الکتریک _effεتشکیل داده باشد

شکل 7-منحنی ثابت دی الکتریک موثر برحسب فرکانس برای چند زیرلایه معمول

شکل8- آنتن میکرواستریپ با تغذیه فرورفته مقاومت ورودی نرمالیزه

شکل9- کارآیی و پهنای باند آنتنهای میکرواستریپ در ارتفاع های مختلف زیرلایه-εبیانگر ضریب دی الکتریک،BWپهنای باند،e_cdsw کارآیی می باشند.

شکل10-نمودارهای پیشبینی شده و اندازه گیری شده نقشه تشعشعی آنتن میکرواستریپ

3- استفاده از تکنیک میکرومچنینگ جهت بهبود کارآیی آنتنهای میکرواستریپ

شکل11- بهبود کارآیی یک آنتن میکرواستریپ با تکنیک میکرومچنینگ در مقایسه با یک آنتن با زیرلایه سابق

4- آنتن های آرایه ای طرح پذیر

4-1- مفهوم طرح پذیری

4-1-1- عملکردطرح پذیری درفرکانس

4-1-2- عملکردطرح پذیری درپترنتشعشعی

4-2- آنتنهای طرح پذیربرپایهRF MEMS

5- نتیجه گیری

منابع

خرید فایل

افزایش کیفیت آنتن دهی گوشی

هیچ تماسی را از دست ندهید!   قابل استفاده در تمام اپراتورها (ایرانسل و همراه اول و ..)   همیشه بهترین آنتن دهی را نسبت به اطرافیان خود داشته باشید   این برنامه برنامه تلاش می کند تا با تازه کردن(Refreshing) سیگنال اتصال، دستگاه شما با بهترین اتصال ممکن در منطقه تان تنظیم شود و همیشه بیشترین آنتن دهی را نسبت به تمام افراد دیگر در منطقه خود داشته باشید.این برنامه با تکنولوژی جدید خود شما را به عنوان یک کاربر جدید به اپراتور معرفی میکند و به این صورت اپراتور بهترین کیفیت آنتن دهی خود را به شما اختصاص میدهد. بعد از استفاده از این برنامه، سیگنال شبکه شما می تواند قدرتمند تر شود (با تنظیم بهترین سیگنال شبکه)، یا ثابت بماند (اگر سیگنال شبکه بهتر وجود ندارد).   ویژگی ها: – ویجت صفحه اصلی برای بازیابی سیگنال شبکه بدون راه اندازی برنامه – بازیابی سیگنال شبکه از دست ...

دانلود پایان نامه مهندسی مخابرات - طراحی آنتن پچ میکرواستریپ کامپکت برای استفاده در دستگاه های بیسیم-سلولی

  طراحی آنتن پچ میکرواستریپ کامپکت برای استفاده در دستگاه های بیسیم-سلولی   این پایان نامه در قالب فایل PDF و به زبان انگلیسی می باشد. برای دانشجویانی که مشتاق طراحی آنتن های میکرواستریپ هستند توصیه می گردد. ابعاد آنتن طراحی شده نیز در پایان نامه آمده است که جهت شبیه سازی با HFSS می تواند مفید باشد. مخصوصا فصل 4 که مربوط به طراحی آنتن و ارائه نتایج است برای یادگیری نحوه طراحی آنتن میکرواستریپ بسیار مفید است. فهرست مطالب: Background of Wireless Communications  Cellular Systems – The past  Cellular Systems – The present  Cellular Systems – Vision of the future    Inside a Cellular Phone   Antenna Fundamentals Introduction  How an Antenna radiates  Near and Far field regions  Far field radiation from wires  Ante ...

دانلود فایل فلش فارسی p8 lite ale l21 c185 B120 با اندروید ۵٫۰٫۲ حل مشکل آنتن دهی

فایل فلش تست شده بدون مشکل رفع حل مشکل انتن  رایت با مموری کارت ...

دانلودمقاله آنتن های هوشمند

      مقدمه : امروزه کوشش های پیگیرانه ای در جهت استفاده هرچه بیشتر از امواج به جای سیم ها در دنیای کامپیوتر در حال انجام است که برخی از آنها به نتیجه مطلوب رسیده ولی برخی هنوز در مراحل آزمایشی و تحقیقاتی قرار دارند. ارتباطات ماهواره ای از طریق آنتن های عادی دریافت و ارسال (send&receive) یکی از نمونه های برجسته و بسیار کارا در این زمینه است که استفاده موفقیت آمیز از آن اکنون معمول گشته است. با این حال تکنیک های پیشرفته تری نیز در راه هستند که از آن جمله است به کارگیری آنتن های هوشمند در گستره ارتباطات مخابراتی و به خصوص انتقال داده ها. اما آنتن هوشمند چیست و چه کاربردی دارد و گذشته از آن، آیا به راستی «آنتن» می تواند «هوشمند»باشد؟ برای اینکه نسبت به سیستم آنتن هوشمند یک دید اولیه پیدا کنید، چشمانتان را ببندید و سعی کنید در حالی که یکی از دو ...