طراحي و شبيه‌سازي آرايه ي انعكاسي دو بيم با استفاده از فراسطوح هويگنس

كارشناسي ارشد

اصل هويگنس كه ابتدا در اپتيك مطرح شد، بيان كرد كه هر نقطه در روي جبهه موج را مي‌توان به‌صورت يك منبع نقطه‌اي در نظر گرفت. اما فراسطوح هويگنس به‌طور عمومي بيانگر مجموعه‌اي از منابع جريان الكتريكي و مغناطيسي روي يك شرط مرزي نازك هستند كه آرايه منابع هويگنس را تشكيل مي‌دهند. فراسطوح هويگنس در ابتدا به‌صورت تئوري و با بهره‌گيري از محاسبات شرايط مرزي الكترومغناطيس مطرح شدند. اين رويكرد ازآنجايي‌كه تمامي ميدان‌هاي موجود در شرط مرزي موردنظر (فراسطح) در نظر گرفته مي‌شوند، يكي از كامل‌ترين روش‌هاي طراحي سطوح مهندسي امواج در كنار رويكردهاي مهم ديگري مانند تصويربرداري ليزري به‌حساب مي‌آيد. البته پيچيدگي روابط و محاسبات در اين روش و همچنين مشكلات تحقق اين ساختارها از مشكلات اين رويكرد به‌حساب مي‌آيد. در تحليل و طراحي فراسطوح اغلب از مفهوم‌هاي انتزاعي استفاده مي‌شود و تمامي عوامل تأثيرگذار در طراحي در نظر گرفته نمي‌شود. بنابراين نياز به روش‌هاي با تحليل كامل‌تر در اين طراحي‌ها بيشتر حس مي‌شود. هدف از بررسي اين روش در كنترل امواج، بررسي كامل عوامل مؤثر در اين امر و موانع و مشكلات طراحي و ارائه راه‌حلي بر آن‌ها است. در اين پايان‌نامه با استفاده از روابط و تئوري هويگنس، به طراحي بازتابنده‌هاي دو بيم و تك بيم خواهيم پرداخت كه تحت تابش يك موج صفحه‌اي قرار مي‌گيرند. با استفاده از كد متلب محاسبات انجام‌شده و از خروجي آن‌ها در شبيه‌سازي در نرم‌افزار HFSS استفاده خواهد شد. در بازتابنده دو بيم، سمت گرايي حدود 31 dB براي هر بيم در زواياي 35 و 35- درجه، تغيير زاويه تا 2.5 درجه در بازه فركانسي 11.4 تا 12.6 گيگاهرتز، SLL بيش از 10 dB در تمام بازه فركانسي و همچنين سطح Cross-Pol با قطبش اصلي در تمام زوايا و بازه فركانسي بيشتر از 10dB بدست آمده است. در بازتابنده تك بيم، سمت گرايي حدود 33dB براي بيم در زاويه 45 درجه، تغيير زاويه تا 3 درجه در بازه فركانسي 11.4 تا 12.6 گيگاهرتز، SLL بيش از 14dB در تمام بازه فركانسي و همچنين اختلاف سطح Cross-Pol با قطبش اصلي در تمام زوايا و بازه فركانسي بيشتر از 14dB بدست آمده است. در بازتابنده تك بيم با تغيير قطبش، سمت گرايي حدود 29dB براي هر مؤلفه ميدان در زاويه 45 درجه، تغيير زاويه تا 3 درجه در بازه فركانسي 11.4 تا 12.6 گيگاهرتز، SLL بيش از 104dB در تمام بازه فركانسي و همچنين اختلاف سطح Cross-Pol با قطبش اصلي در تمام زوايا و بازه فركانسي بيشتر از 17dB بدست آمده است. در تمامي اين موارد، پهناي باند معادل 10% نسبت به فركانس مركزي 12GHz محقق شده است. سپس تحليلي بر روش‌هاي ساخت اين ساختارها و موانع و مشكلات آن‌ها خواهيم داشت.

208491

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق- مخابرات ميدان و موج

دكتر نادر كمجاني