عنوان

طراحی آنتن میکرواستریپ پهن باند برای کاربرد در سیستمهای مخابرات دیجیتال ‮‭(DCS)‬ به کمک الگوریتم ژنتیک

Number

‭۴۷۶۵پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

طراحی آنتن میکرواستریپ پهن باند برای کاربرد در سیستمهای مخابرات دیجیتال ‮‭(DCS)‬ به کمک الگوریتم ژنتیک

First Statement of Responsibility

/مجتبی کیانی

Name of Publisher, Distributor, etc.

تبریز: دانشگاه تبریز ، دانشکده‌مهندسی برق و کامپیوتر ، گروه مخابرات

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۶۰‬ص‬

Text of Note

چاپی

Text of Note

فاقد اطلاعات کامل

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی برق - مخابرات - میدان

Date of degree

‮‭۱۳۸۶/۱۱/۲۹‬

Body granting the degree

تبریز: دانشگاه تبریز ، دانشکده‌مهندسی برق و کامپیوتر ، گروه مخابرات

Text of Note

آنتنهای میکرواستریپ در دهه های اخیر در میان تئوری و طراحی آنتنها بیشترین توجه را به خود معطوف داشته و کاربردهای آن در سیستم های میکروویو مدرن هر روز بیشتر می شود .ساخت بسیار ساده، پایین بودن هزینه ساخت، حجم و وزن کم، قابلیت همدیس بودن به بدنه اجسام و مناسب بودن جهت مجتمع سازی با مدارهای مجتمع میکروویوی از جمله ویژگیهای مطلوب آنتن میکرواستریپی است که باعث افزایش کاربرد آن در سیستم های مخابرات بدون سیم، مخابرات سیار، سیستم موقعیت یاب جهانی و کاربردهای بسیار دیگر شده است .آنتن میکرواستریپ دارای محدودیت هایی نیز می باشد .پهنای باند فرکانسی نسبتا کم از جمله معایب این آنتن می باشد .به طوریکه شکل ساده آنتنهای میکرواستریپی پهنای باندی عموما کمتر از ‮‭۲‬ دارند که در مقایسه با پهنای باند مورد نیاز در کاربردهای عملی بسیار پایین می باشد در پایان نامه حاضر یک آنتن میکرواستریپ پهن باند با پچ مثلثی جهت کار در باند فرکانسی‮‭۱۷۱۰) - DCS (MHZ۱۸۸۰‬ارائه می شود .پچ های مثلثی با تغذیه پراب و مشخصات زیر لایه مناسب جهت سازگاری با مدارات مجتمع میکروویوی، به طور طبیعی پهنای باندی در حدود ‮‭۲‬ دارند .حال آنکه سیستم مخابرات سیار ‮‭GSM۱۸۰۰‬که یکی از کاربردهای باند ‮‭DCS‬ می باشد، نیاز به پهنای باند ‮‭۵/۹‬ دارد و مدل های ارائه شده تا کنون با مشخصات زیرلایه در این پژوهش، پهنای باند حداکثر ‮‭۳/۵‬ با پچ مثلثی را گزارش نموده اند :آنتن ارائه شده در این پایان نامه از تکنیک ترکیبی ایجاد اسلات و بارگذاری مجتمع غیر فعال استفاده می‌صنماید .مشخصات زیرلایه برای آنتن پیشنهاد شده قابلیت مجتمع سازی آنتن با مدارات میکروویوی را فراهم می سازد .اسلات های در نظر گرفته شده روی پچ به منظور تحریک دو مد رزونانسی و با نسبت مناسب است، به طوریکه پهنای باند آنتن افزایش یابد .همچنین اثر بارگذاری مجتمع غیر فعال خنثی کردن راکتانس حاصل از پراب تغذیه و کمک به افزایش پهنای باند است .بکارگیری همزمان دو روش بهبود قابل ملاحظه پهنای باند را بهمراه دارد .اسلات های مورد نظر علاوه بر بهبود پارامتر‮‭S‬ ، با افزایش مسیر جریانها روی پچ، ابعاد آنتن را کاهش می دهددر طراحی آنتن ارائه شده ابعاد پچ، اسلات و بارگذاری مجتمع غیر فعال به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده است .زیاد بودن متغیرها و مشخص نبودن اثر دقیق هر یک از متغیرها بر رفتار آنتن، استفاده از یک روش بهینه سازی مطمئن و کارآمد را ضروری می نماید .لذا یک کد بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک باینری نوشته شده و به یک نرم افزار شبیه سازی تمام موج سریع بر پایه روش مومنت متصل شده است .نرم افزار مورد استفاده ‮‭FEKO‬ می باشد که بر اساس روش تمام موج می باشد .بدلیل حجم محاسبات بالا در لینک ایجاد شده بین الگوریتم ژنتیک و روش مومنت از روش تخمین پارامتر بر اساس مدل ‮‭(Model Based Parameter Estimation)‬ جهت کاهش زمان محاسبات استفاده شده است ‮‭MBPE‬ .یک تکنیک کمکی برای سرعت بخشیدن به شبیه ساز در طیف فرکانسی می باشد .با استفاده از این روش، شبیه سازی در تعداد محدودی از نقاط فرکانسی انجام گرفته و با استفاده از یک مدل ریاضی پارامتر مورد نظر) پارامتر ( را به صورت پیوسته در اختیار الگوریتم بهینه سازی قرار می دهد تا تابع برازندگی مناسب از نمودار حاصله استخراج شود .پهنای باند بدست آمده از آنتن بهینه شده در حدود ‮‭۹۴/۶‬ می باشد .این مقدار نسبت به پچ مثلثی ساده) دارای پهنای باند( ‮‭۸/۱‬ ، ‮‭۸/۳‬ برابر و نسبت به آنتنی که فقط از اسلات استفاده می کند، ‮‭۳/۱‬ برابر می باشد .در واقع ایده بکارگیری روش ترکیب اسلات و بارگذاری غیرفعال مجتمع با پچ پهنای باند را به میزان ‮‭۶۴/۱‬ بهبود بخشیده است

Text of Note

‮‭Greatly attention has been consentrated on Microstrip antennas in theory and design in the last few decades. Nowadays, they are used in modern microwave applications more and more. Microstrip antennas (MSAs) have several advantages, including that they are lightweight and small-volume and that they can be made conformal to the host surface. In addition, MSAs are manufactured using printed-circuit technology, so that mass production can be achieved at a low cost. These popular specifications cause vast applications of MSAs in Wireless communication systems, Mobile communication, Global Positioning System and many other examples. However, the types of applications of MSAs are restricted by the antennas' inherently narrow bandwidth. Bandwidth of simple MSAs is generally lower than ۲ percent. But in many application more bandwidth are needed. In this research a new broadband triangular microstrip antenna for Digital Communication System (DCS) is suggested. Triangular patch fed by coaxial probe and substrate specification for integrating antenna and microwave circuit has a bandwidth about ۲ naturally. But Mobile communication system GSM۱۸۰۰ as example of DCS application needs ۹.۵ for ۱۷۱۰-۱۸۸۰ MHZ. Investigated antennas in this research reports Bandwidth about ۵.۳ by triangular geometry. Suggested Antenna in this research uses of mixture techniques of slot and integrated reactive loading. Substrate parameters are selected for integrating possibility by microwave circuit. Pair of slots on the patch is for exciting and by suitable ratio and increases the bandwidth. Also influence of integrated reactive loading is decreasing reactance of probe and helps for bandwidth improvement. Using both techniques can enhance antenna bandwidth. Moreover slots increase effective current path and decrease antenna size Design of suggested antenna consists of parameters including size of patch, slot and integrated reactive loading. Many variables without having exact influences of them in this antenna are main reasons for using reliable and powerful optimization method. So optimization code is written by binary genetic algorithm method and is attached to FEKO software that is a fullwave moment Simulation tool. Because of much time and calculation between MOM and GA code a Model Based Parameter Estimation technique (MBPE) is used. This technique is important for speed up the simulation software in frequency band. MBPE simulate the problem in few point and produces a continuous antenna parameter (i.e., ) for calculating fitness function needed by optimization code Achieved bandwidth from optimized antenna is about ۶.۹۴ . This value is ۳.۸ times of simple triangular patch and ۱.۳ times the antenna using slots. In fact the idea of using mixture method of using slot and integrated reactive loading can improve antenna bandwidth as ۱.۶۴‬

Digital Communication System(DCS)

Antenna

Microstrip

Triangular Patch

Broad band

Slot

Optimization

Genetic

algorithm

Moment method

Model Based Parameter Estimation (MBPE)

GSM1800

کیانی، مجتبی

کشتکار، اصغر، استادراهنما

نیک مهر، سعید، استاد مشاور

نمایه‌سازی قبلی