مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

مرکز دانلود تحقیق رايگان دانش آموزان و فروش آنلاين انواع مقالات، پروژه های دانشجويی،جزوات دانشگاهی، خلاصه کتاب، كارورزی و کارآموزی، طرح لایه باز کارت ویزیت، تراکت مشاغل و...(توجه: اگر شما نویسنده یا پدیدآورنده اثر هستید در صورت عدم رضایت از نمایش اثر خود به منظور حذف اثر از سایت به پشتیبانی پیام دهید)

نمونه سوالات کارشناسی ارشد دانشگاه پیام نور (سوالات تخصصی)

نمونه سوالات کارشناسی دانشگاه پیام نور (سوالات تخصصی)

نمونه سوالات دانشگاه پيام نور (سوالات عمومی)

کارآموزی و کارورزی

مقالات رشته حسابداری و اقتصاد

مقالات علوم اجتماعی و جامعه شناسی

مقالات روانشناسی و علوم تربیتی

مقالات فقهی و حقوق

مقالات تاریخ- جغرافی

مقالات دینی و مذهبی

مقالات علوم سیاسی

مقالات مدیریت و سازمان

مقالات پزشکی - مامایی- میکروبیولوژی

مقالات صنعت- معماری- کشاورزی-برق

مقالات ریاضی- فیزیک- شیمی

مقالات کامپیوتر و شبکه

مقالات ادبیات- هنر - گرافیک

اقدام پژوهی و گزارش تخصصی معلمان

پاورپوئینت و بروشورر آماده

طرح توجیهی کارآفرینی

آمار سایت

آمار بازدید

  • بازدید امروز : 1920
  • بازدید دیروز : 1603
  • بازدید کل : 13041377

مقاله125-تجزیه و تحلیل طراحی آنتن65ص


مقاله125-تجزیه و تحلیل طراحی آنتن65ص

فهرست مطالب

 

فرهنگ اختصارات. IV

فهرست اشکال. ... V

 

فصل 1 مشخصات تشعشعي يک آنتن.... 2

1-1) مقدمه ..... .. 2

1-2) تقسيم بندي نواحي اطراف يک آنتن .. 2

1-3) شدت تشعشعي آنتن... ..3

1-4) نمودارهاي تشعشعي... . 4

.... پهناي تابه نيم توان

يک آنتن  پهناي باند فرکانسي و

1-7) بهره جهتي آنتن ... ...9

1-8) سمتگرايي ... .9

1-9) بازده تشعشعي آنتن .... ...10

) ... ......10g 1-10) بهره يا گين آنتن (

1-11) امپدانس ورودي آنتن ..... .....11

1- 12) قطبش موج .......................................................................................11

1-13) ضریب کیفیت (Q) در مدارات سری.............................................................12

فصل 2- آنتن های تلفن همراه............................................................................14

2-1) مقدمه...................................................................................................14

2-2) آنتن کوچک چيست ؟ ..............................................................................14

2-3) آنتن F معکوس و عملکرد یک آنتن تلفن همراه ...............................................15

2-4) شاسي در گوشي موبايل ..........................................................................18

2-5) آنتنهاي سيمي.......................................................................................18

2-6) موقعيت آنتن در موبايل............................................................................21

2-7) حجم آنتن............................................................................................23

2-8) انواع کلاسهاي آنتنهاي موبايل...................................................................26

فصل 3 – توصیف کیفی و تحلیل عملکرد آنتن PIFA ..............................................30

3-1) مقدمه................................................................................................30

3-2) تغييرات پورت زمين و تاثير آن روي آنتن PIFA در گوشي موبايل.......................30

3-3) تحليل آنتن PIFA با استفاده از مدل هاي معادل .............................................37

3-4 ) روش تحليل عملکرد آنتن PIFA در اين پژوهش.............................................39

3-5) شبيه سازي يک آنتن مونوپل به کمک نرم افزار HFSS ...................................40

فصل 4 – نحوه طراحی آنتن PIFA در این تحقیق..................................................44

4-1) مقدمه................................................................................................44

4-2) طراحي اوليه آنتن..................................................................................44

4-3) تبديل آنتن PIFA تک باند به دو باند..........................................................49

4-4) بهينه سازي آنتن طراحي شده....................................................................51

4-5)جمع بندی............................................................................................62

فصل اول

 

مشخصات تشعشعي يک آنتن

 

 

فصل اول - مشخصات تشعشعي يک آنتن

 

1-1) مقدمه

انتقال امواج الکترومغناطيسي مي تواند توسط نوعي از ساختارهاي هدايت کننده امواج (مانند يک خط انتقال يا يک موجبر) صورت گيرد و يا مي تواند از طريق آنتنهاي فرستنده و گيرنده بدون هيچ گونه ساختار هدايت کننده واسطه اي انجام پذيرد. عوامل مختلفي در انتخاب بين خطوط انتقال يا آنتنها دخالت دارند. بطور کلي خطوط انتقال در فرکانسهاي پايين و فواصل کوتاه عملي هستند. با افزايش فواصل و فرکانسها تلفات سيگنال و هزينه هاي کاربرد خطوط انتقال بيشتر ميشود و در نتيجه استفاده از آنتنها ارجحيت مي يابد]1[.

در حدود سالهاي 1920 پس از آنکه لامپ تريود براي ايجاد سيگنالهاي امواج پيوسته تا يک مگاهرتز بکار رفت، ساخت آنتنهاي تشديدي (با طول موج تشديد) مانند دوقطبي نيم موج امکان يافت و در فرکانسهاي بالاتر امکان ساخت آنتنها با ابعاد و اندازه ي فيزيکي در حدود تشديد (يعني نيم طول موج) فراهم شد. قبل از جنگ دوم جهاني مولدهاي سيگنال مگني ترون و کلايسترون و مايکروويو (در حدود يک گيگاهرتز) همراه با موجبرهاي توخالي اختراع و توسعه يافتند. اين تحولات منجر به ابداع و ساخت آنتنهاي بوقي شد. در خلال جنگ دوم جهاني يک فعاليت وسيع طراحي و توسعه براي ساخت سيستم هاي رادار منجر به ابداع انوع مختلف آنتنهاي مدرن مانند آنتنهاي بشقابي (منعکس کننده) عدسي ها و آنتنهاي شکافي موجبري شد]1[.

امروزه گستره وسيعي از انواع مختلف آنتنها در مخابرات سيار و سيستمهاي بيسيم در حال استفاده اند و کماکان رقابت در زمينه کوچک کردن ابعاد آنتنها و بهينه کردن مشخصات تشعشعي آنها ادامه دارد. در اين بخش به طور خلاصه به مرور اصول، تعاريف مشخصات تشعشعي آنتنها پرداخته شده است.

 

 

 

1-2) تقسيم بندي نواحي اطراف يک آنتن

فضاي اطراف يک آنتن به دو ناحيه تقسيم ميشود. اولين ناحيه بعد از آنتن، ناحيه آنتن و ناحيه خارج از آن، ناحيه بيروني ناميده ميشود. مرز دو ناحيه کره اي است که مرکزش، مرکز آنتن وسطح آن از دو انتهاي آنتن عبور ميکند. نسبت اين کره مرزي به آنتن نيم موج دو مخروطي متقارن در شکل 1-1 نشان داده شده است ]2[.

شکل1-1 نواحي اطراف يک آنتن]2[

 

براي متمايز کردن ميدانها در فاصله دور و نزديک آنتن، مي توان ناحيه بيروني را به دو ناحيه تقسيم کرد که فاصله نزديک آنتن شامل ميدانهاي نزديک ناحيه فرنل[1] نام دارد و ميدان در فاصله دور را ناحيه دور يا ناحيه فرانهوفر[2] مي خوانند.

مي توان ثابت کرد فواصل بزرگتر از نسبت به آنتن شامل ميدانهاي راه دور آنتن است. طول موج کاردر فضاي آزاد و بزرگترين بعد آنتن است.

 

شکل1-2 ميدانها در فاصله دور و نزديک آنتن]2[

 

در ناحيه فرانهوفر مولفه هاي ميدان عرضي و مستقل از فاصله شعاعي است که ميدان در آن محاسبه ميشود. در صورتي که در ناحيه فرنل ممکن است مولفههايميدانبه صورت شعاعي تغيير كنند که در نتيجه نمودار تشعشعي [3] ميدان بطور کلي تابعي از شعاع خواهد بود ]2[.

 

1-3) شدت تشعشعي آنتن

توان تشعشع شده از يک آنتن در واحد زاويه فضايي، شدت تشعشعي U (وات بر استراديان) خوانده ميشود]2[.

شکل زير يک عنصر زاويه فضايي را نشان ميدهد(شکل1-3) .

 

شکل1-3 عنصر زاويه فضايي]1[

 

 

1-4) نمودارهاي تشعشعي[4]

با حرکت يک آنتن کاوشگر[5] شکل1-4)الف) در يک فاصله ثابت حول يک آنتن آزمون مي توان نمودار تشعشعي را بصورت يک تابع مختصات زاويه اندازه گيري کرد. در شكل1-4(الف)هر نمودار تشعشعي در صفحات ثابت موسوم به يک نمودار تشعشعي صفحه E [6] است ، زيرا بردار الکتريکي کاملا در آن قرار دارد. نمودار تشعشي در يک صفحه عمود بر صفحه E که از وسط دوقطبي آزمون مي گذرد (صفحه xy) موسوم به نمودار تشعشعي صفحه[7]H است، زيرا بردار ميدان مغناطيسي کاملا در آن جاي دارد. به عنوان مثال نمودارهاي تشعشي صفحه E و صفحه H براي يک آنتن ساده دوقطبي نيم موج به ترتيب در شکل 1-4 (ب) و شکل 1-4 (ج) نشان داده شده است. اين نمودارها را مي توان براي مولفه هاي مختلف ميدان E و H و حتي توان رسم كرد.

مولفه های میدان و نحوه اندازه گیری پرتو. آنتن کاونده روی سطح یک کره حرکت داده می شود.]1[

نمودار قطبی پرتو تشعشی صفحه E

 

 

شکل1-4 نمودار قطبی پرتو تشعشعی صفحه H

 

تشعشع کامل دوقطبي ايده آل به صورت يک نماي ايزومتريک [8] در شکل 1-5 با يک برش نشان داده شده که بصورت يک چنبره بدون سوراخ است و به نمودار تشعشي همه جهتي [9] معروف است، زيرا در صفحه xy يکنواخت ميباشد. هنگامي که پژوهشگر به آنتنهاي جديد برخورد ميکند، بايد سعي کند که تشعشع کل را در دو يا چند نمودار تشعشي بيان کند ]1[.

شکل1-5 نمودار سه بعدی پرتو تشعشعی]1[

 

مناسب است که نمودارهاي تشعشعي را نرماليزه (بهنجار) کنيم به طوري که حداکثر اندازه اش برابر واحد شود. براي نرماليزه کردن يک نمودار به صورت زير عمل ميکنيم: اندازه ميدان يا توان در هر نقطه از نمودار را بر ماکزيمم مقدار آنها تقسيم ميکنيم . بدين صورت نمودار نرماليزه شده بدست مي آيد . به عنوان مثال براي يک منبع در امتداد محور Z که ميدان E اش تنها يک مولفه دارد، نمودار ميدان نرماليزه شده، به صورت زير تعريف ميشود:

(1-1)

 

حداکثر اندازه روي سطح کره به شعاع است. البته مستقل از است.

يک نمونه نمودار توان تشعشعي يک آنتن بصورت يک نمودار قطبي در شکل زير رسم شده است. گلبرگ يا تابه اصلي [10] شامل جهت حداکثر تشعشع ميباشد. گلبرگ هاي کوچکتر ديگري موسوم به گلبرگهاي فرعي [11] نيز در نمودار تشعشع وجود دارد. يک گلبرگ کناري [12] را به عنوان يک گلبرگ تشعشع در هر جهت غير از جهت گلبرگ اصلي تعريف ميکنيم]1[.

 

شکل1-6 یک نمونه نمودار قطبی پرتو توان]1[

 

يک معيار تمرکز توان در گلبرگ اصلي، تراز گلبرگ کناري نسبي [13]است که نسبت حداکثر اندازه (پرتو) گلبرگ کناري به حداکثر اندازه (پرتو) گلبرگ اصلي است. بزرگترين تراز گلبرگ کناري نسبي در پرتو کل همان حداکثر تراز گلبرگ کناري نسبي[14] بوده که اغلب با علامت اختصاري SLL[15] نشان داده ميشود و بر حسب دسي بل عبارت است از :

(2-1)

که تابع اندازه پرتو ميدان ميباشد. در اين رابطه حداکثر اندازه پرتو و حداکثر اندازه بزرگترين گلبرگ کناري است. براي يک پرتو نرماليزه شده ميباشد. نمودار اندازه پرتو يک منبع خطي يکنواخت در مختصات قائم و مقياس خطي در شکل 1-7رسم شده است.

شکل1-7 ]1[

 

گلبرگهاي کوچکتر گلبرگهاي کناري بوده و به توالي مثبت و منفي هستند.

 

1-5) پهناي تابه نيم توان (HPBW)[16]

بصورت فاصله زاويه اي بين دو نقطه روي تابه اصلي در پرتو توان بوده که اندازه توان نصف حداکثر اندازه آن است. بنابراين:

(3-1)

و به ترتيب زواياي نقاط در طرف چپ و طرف راست حداکثر تابه اصلي هستند که پرتو توان نصف اندازه حداکثرش است]1[.

آنتنها مي توانند پهلو آتش [17] يا سرآتش [18] باشند. حداکثر اندازه تابه اصلي يک آنتن پهلو آتش در جهتي عمود بر صفحه شامل آنتن است. حداکثر اندازه تابه اصلي يک آنتن سرآتش موازي صفحه شامل آنتن ميباشد

 

 

1-6) [19]VSWR و پهناي باند فرکانسي يک آنتن

قبل از تعريف VSWR مفهوم خط انتقال پاياندار را توضيح مي دهيم.

يک خط انتقال بدون اتلاف منتهي به بار دلخواه را در نظر بگيريد که در راستاي محور Z قرار دارد به طوري که مبدا در محل بار قرار داشته باشد. منبعي در Z هاي منفي (Z<0) موج ولتاژ تابشي (، که فرکانس زاويه اي، ضريب الکتريکي و ضريب مغناطيسي مي باشند. ) را توليد مي ميکند که در جهت +Z حرکت ميکند. طبق تعاريف خط انتقال نسبت ولتاژ رفت به جريان رفت براي اين موج رونده در جهت +Z برابر امپدانس مشخصه خط است. اما اگرخط به بار منتهي شده باشد، نسبت ولتاژ كل به جريان كل در محل بار برابر خواهد بود و نه . براي توضيح اين تناقض بايد يک موج انعکاسي در جهت –Z وجود داشته باشد. لذا ولتاژ کل خط بار برابر است با :

(1-4)(الف)

که ولتاژ تابشي توسط منبع در Z=0 و ولتاژ بازگشتي از بارو براي يك خط بي اتلاف عددي حقيقي است ولي مي تواند مختلط باشد.

جريان كل نيز از رابطه زير بدست مي آيد:

(1-4)‌‌‌‌‌‌‌ (ب)

 

نسبت ولتاژ به جريان در محل بار برابر است با امپدانس بار :

(1-5)

(1-6)

ضريب انعکاس به صورت زير تعريف ميشود:

(1-7)

بديهي است که:

- در حالتي که انعکاس کامل داريم يعني اندازه گاما 1 است هيچ تواني به بار منتقل نميشود و همه توان برميگردد.

- در حالتي که تطبيق کامل داريم يعني گاما0 است ماکزيمم توان به بار منتقل ميشود.

نسبت موج ساکن ولتاژدر طول خط انتقال، بصورت نسبت ماکزيمم دامنه ولتاژ به مي نيمم دامنه ولتاژ در خط تعريف ميشود و ثابت ميشود با ضريب انعکاس موج رابطه زير را دارد:

 

(1-8)

طبق رابطه فوق هنگامي که پس که به اين حالت انعکاس کامل و هنگامي که در نتيجه که به اين حالت انطباق کامل مي گوييم.

مشخصه VSWR در يك خط انتقال كه يک آنتن خوب و منطبق را تغذيه مي كند در فرکانس کارش بايد بين 1و2و5/2 باشد.

فرکانس يا فرکانسهايي که در آنها VSWR نزديک به 1 و کمينه است فرکانس رزونانس يا تشديد آنتن مي نامند و در اکثر مواقع بازه اي حول اين فرکانسها که VSWR بين 1و2 است به صورت پهناي باند فرکانس آنتن حول فرکانس تشعشع در نظر مي گيرند]3[.

بديهي است با اين تعريف در فركانس تشديد امپدانس ورودي آنتن به امپدانس مشخصه خط انتقال منطبق است و در نتيجه براي يك خط انتقال بي اتلاف امپدانس ورودي آنتن نبايد در فركانس تشديد قسمت رآكتيو داشته باشد.

 

1-7) بهره جهتي آنتن

بهره جهتي به صورت نسبت شدت تشعشع در يک جهت معين به شدت تشعشع متوسط تعريف ميشود.

(1-9 .الف )

شدت تشعشع متوسط آنتن است که مي توان بعنوان شدت تشعشع يک منبع يکسانگرد (تشعشع كره اي) در نظر گرفت به طوري که همان اندازه توان کل تشعشع شده () از آنتن واقعي را با شدت تشعشع ساطع کند. طبق اين تعريف مقدار متوسط شدت تشعشع با توان كل تشعشع شده رابطه زير را دارد:

(1-9 .ب )

که مي توانيم بهره جهتي را بصورت چگالي توان در يک جهت معين در يک برد معين() به چگالي توان متوسط در همان برد() نيز تعريف کنيم .

(1-10)

که چگالي توان لحظه اي و بردار يکه شعاعي و توان کل تشعشع شده از آنتن ميباشد ]1[.

 

1-8) سمتگرايي

سمتگرايي بسادگي به صورت حداکثر اندازه بهره جهتي تعريف ميشود.

(1-11)

اگر توان تشعشع بطور يکسانگرد و يکنواخت در کل فضا توزيع شود، حداکثر اندازه شدت تشعشع برابر اندازه متوسطش خواهد بود، يعني . بنابراين، سمتگرايي اين پرتو يکسانگرد برابر يک است.

 

1-9) بازده تشعشعي آنتن

نسبت توان تشعشع کل به توان ورودي کل است که تلفات درون ساختار آنتن را شامل ميگردد.

(1-12)

1-10) بهره يا گين آنتن (g)

دوپارامتر سمتگرايي و بازده تشعشعي آنتن را به هم مربوط ميکند.

 

بهره مطلق

نسبت شدت تشعشع يک آنتن در جهت داده شده به شدت تشعشع همان آنتن در همان جهت وقتي که آنتن به صورت همسانگرد (ايزوتروپيک) تابش کند. به طوري که در هر دو حالت توان ورودي به ترمينالهاي آنتن يکسان باشد و به طور کامل تشعشع شود .

(1-13)

بهره نسبي

عبارت است از شدت تشعشع يک آنتن در جهت خاص به شدت تشعشع يک آنتن ديگر در همان جهت به طوري که توان ورودي به ترمينالهاي هر دو آنتن برابر باشد. اين آنتن دوم را آنتن مرجع مي گويند که هر نوع آنتني مي تواند باشد به شرطي که شدت تشعشع آن مشخص و يا قابل محاسبه باشد، معمولا آنتن مرجع يک آنتن همسانگرد بوده و بدون تلف در نظر مي گيرند. در اين حالت حداکثر بهره توان به صورت نسبت حداکثر شدت تشعشع ناشي از آنتن به حداکثر شدت تشعشع ناشي از آنتن مرجع با توان ورودي يکسان تعريف ميشود، که تعريف مناسبي از لحاظ اندازه گيري ميباشد]1[.

(1-14)

حداکثر اندازه بهره توان به صورت زير است :

(1-15)

همچنين رابطه بين سمتگرايي و بازدهي تشعشعي و حداکثر اندازه بهره توان به صورت زير ميباشد:

مي دانيم که :

(1-16)

1-11) امپدانس ورودي آنتن

امپدانس ورودي آنتن عددي است مختلط که دو جزء حقيقي و موهوميدارد.

(1-17)

مقاومت حقيقي ورودي () توان مصرف شده يا به عبارتي توان تشعشع شده در آنتن را نشان ميدهد. زيرا در بسياري از آنتنها تلفات اهمي نسبت به توان تشعشعي بسيار ناچيز است.

(1-18)

که جريان در پايانه هاي ورودي آنتن است.

در نگاهي دقيقتر توان عبوري را به دو نوع تلفات اهمي و توان تشعشعي تفکيک ميکنيم .

(1-19)

همچنين راکتانس ورودي توان ذخيره شده در ميدان نزديک آنتن را مشخص ميکند.

مقاومت تشعشعي و مقاومت اهمي يک آنتن در پايانه هايش تعريف شده و عبارتند از:

و (1-20)

توان تشعشع شده از انتگرال سطحي بردار پوئين تينگ روي يک سطح بسته (معمولا سطح يک کره) در ميدان دور محاسبه ميشود.

(توان متوسط تشعشع شده) (1-21)

 

1-12 قطبش موج

قطبش موج نحوه تغییرات میدان الکتریکی را در یک نقطه از فضا مشخص می‌کند. اگر بردارهای الکتریکی و مغناطیسی همواره در یک صفحه ثابت حضور داشته باشند موج دارای قطبش صفحه ای (مسطح) می‌باشد. نوک بردار میدان الکتریکی با گذشت زمان یک منحنی را طی می‌کند که جهت مسیر و شکل آن در اصطلاح قطبش بردار میدان الکتریکی را مشخص می‌کند. در شکل 1-12 به قطبش های مختلف موج منتشر شده در جهت محور z در دستگاه مختصات قائم اشاره شده است. در حالت کلی منحنی قطبش یک موج بیضوی است. بیضی قطبش دارای دو حالت حدی مهم خطی و دایروی است.

 

شکل1-12] 1[

-الف)قطبش خطی افقی ب)قطبش خطی قائم پ)قطبش دایروی راستگرد ت)قطبش دایروی چپگرد ج) قطبش بیضوی چپگرد ث) قطبش بیضوی راستگرد

کمیت نسبت محوری (AR) در بررسی قطبش موج بسیار کاربرد دارد و در اصطلاح نسبت مولفه میدان الکتریکی در امتداد محور اصلی به مولفه میدان در امتداد محور فرعی بیضی قطبش است. علامت نسبت محوری AR برای جهت چپگرد مثبت و برای جهت راستگرد منفی است.

 

1-13 ) ضرییب کیفیت (Q) در مدارات تشدید سری

همانطور که می دانید :

متوسط انرژی مغناطیسی ذخیره شده در سلف

متوسط انرژی الکتریکی ذخیره شده در خازن

 

 

 

در زمان رزونانس

 

 

 

 

 

 

 

فصل دوم

 

آنتن های تلفن همراه
فصل دوم- آنتن های تلفن همراه

 

2-1)مقدمه

در اوايل قرن بيستم، تکنولوژي گوشيهاي موبايل زير نظر کاربردهاي نظامي بود. قبل از جنگ جهاني دوم، بيشتر پيشرفت ها در زمينه مخابرات سيار مختص نيازها و معيارهاي نظامي بود . در حقيقت اولين سيستم مخابرات بيسيم بسيار سنگين و حجيم بود و تجهيزات آن بوسيله يک ماشين حمل ميشد. افزون بر آن، نياز به توان لازم براي عمل کردن اين سيستم ها بالا بود که منجر به پايين آمدن عمر باتريها ميشد]4[. ظهور مدارات ميکروالکترونيک، انقلاب در تکنولوژي اطلاعات و پس از آن در تکنولوژي مخابرات سيار، گواه بر يک پيشرفت شگرف در اوايل دهه 90 مي داد]4و5[. با اين تحولات، ابزارهاي سيستم هاي مخابرات سيار کم هزينه تر، کوچکتر و با توان مصرفي کمتر از قبل ساخته شدند. نقش تئوري ميدانهاي الکترومغناطيس، بويژه نقش كليدي عناصر آنتن در اين روند رو به پيشرفت بر كسي پوشيده نيست.

 

2-2) آنتن کوچک چيست ؟ ]6[

کوچک بودن آنتن يک اصطلاح نسبي است. آنچه که بايد بدانيم اين است که استانداردهاي مرجع چيست؟[20]

آنتني که در دست شما قرار مي گيرد به طور فيزيکي کوچک است، در حالي که يک آنتن با طول m 20 به طور فيزيکي بزرگ است. اندازه فيزيکي آنتن، همراه با محيطي که آنتن در آن استفاده خواهد شد در طراحي مکانيکي آن بسيار مهم است. اما اين فقط در فرايند طراحي الکتريکي در درجه دوم قرار دارد.

مقياس مناسب در طراحي الکتريکي آنتن طول موج فضاي آزاد در فرکانس کاري آنتن ميباشد .

از فيزيک مي دانيم :

(2-1)

سرعت نور، فرکانس و طول موج در فضاي آزاد است.

در باند فركانسي AM متوسط فركانس 1MHZ، بنابراين است. در اين باند آنتني به طول باشد از لحاظ الکتريکي کوچک است اما از لحاظ فيزيکي بزرگ ميباشد.

در باند متوسط FM، F=100MHZ بنابراين است. يک آنتني که طول داشته باشد 15m خواهد بود که از نظر فيزيکي کوچک است.

در f =2.4GHZ بايد يک تلفن سلولي، در نتيجه يک آنتن با طول برابر 6.25mm ميشود که از نظر فيزيکي بسيار کوچک است.

در هر سه کاربرد، طراحي الکتريکي مورد توجه براي آنتن داده شده يکسان ميباشد. معمولا اين، به اين معناست که کوچکي آنتن با چيزي که آنتن روي آن نصب ميشود مقايسه ميشود]6[

نه تنها آنتنهايگوشي موبايل کوچک هستند بلکه طول گوشي موبايلي که آنتن روي آن نصب ميشود، (معمولا بين 80mm تا 100mm) تنها قسمتي از يک طول موج است. عملکرد آنتنهاي کوچک الکتريکي را مي توان با پارامتر Q به حجم کوچکترين کره اي که آنتن مي تواند در آن قرار بگيرد، ارتباط داد. به طوري که Q انرژي ذخيره شده و انرژي تلف شده را به هم ارتباط ميدهد. يک آنتن کوچک ذاتا داراي امپدانس راکتيو ورودي (X) بزرگ به همراه يک پهناي باند بسيار باريک ميباشد. مي توان براي جبران راکتانس ورودي در فركانس تشديد يک راکتانس مخالف را به آنتن اضافه کرد اما اين ترکيب Q را افزايش مي دهد و پهناي باند کوچکتري را به همراه خواهد داشت. بنابراين بايستي بين پهناي باند و فركانسهاي تشديد موازنه برقرار کرد تا به بهترين بازده ممکن برسيم. که در اين بازده، همزمان به پهناي باندي دست يافت که بتواند باند موبايل را پوشش دهد (شايد چند باند). اغلب مشكلات زيادي براي رسيدن به يک ترکيب از مشخصات ايده آل مورد نياز براي يک آنتن کوچک وجود دارد.

 

2-3) آنتن F معكوس و عملکرد يک آنتن تلفن همراه

يک آنتن مونوپل ساده درشکل 2-1(الف) نشان داده شده است. اين آنتن از فركانس DC تا فرکانسي که طول آن ميشود خازني ميباشد. امپدانس ورودي به شکل ميباشد که R کوچک و X خيلي بزرگ است. پهناي باند بوسيله Q (که در اين جا برابر است با ) محدود خواهد شد.

اگر بلندي آنتن شكل 2-1(الف) کوچکتر از ربع طول موج باشد، لازم است که براي تحريک آن از يک جريان خيلي بزرگ استفاده شود تا آنتن منطبق شود و با يک قدرت مشخصي تشعشع کند. به عبارت ديگر چون مقاومت تشعشعي آنتن خيلي کم است، بنابراين براي اينکه با قدرت مورد نياز تشعشع کند بايد خط انتقال جريان بزرگي را حمل کند. اما مقاومت تشعشعي آنتن به دليل کوچکي ممکن است با مقاومت تلف شده در هاديهاي آن قابل مقايسه شود. در نتيجه بازده تشعشي كه از رابطه( 1-12) قابل محاسبه است، كوچك خواهد شد. همچنين براي هدايت جريان بزرگ به آنتن، لازم است که آنتن به خط انتقال تطبيق داده شود و ناچار از مدارات تطبيق استفاده گردد كه خود باعث افزايش تلفات در مدار ميشود. علاوه بر مشكلات بوجود آمده براي بازده تشعشعي اين نوع آنتنها، مدارهاي تطبيق در فركانس هاي بالا خود وابسته به فرکانس کار هستند، بنابراين ما با كاهش پهناي باند نيزمواجه هستيم. در اين آنتن جريان بالاي تشعشع کننده صفر است و مقادير ماکزيمم در قسمت تحتاني آنتن به طور خطي تغيير ميکند(اين جريان تقريبا خطي است چون گرچه توزيع جريان تقريبا سينوسي ميباشد، اما چون کوچک است پس در نتيجه).

براي رفع معايب آنتن شكل 2-1(الف) مي توان بوسيله قرار دادن يک رساناي افقي در بالاي آنتن ماهيت آن را تغيير داد (شکل 2-1 (ب)). اين عمل باعث ميشود که طول آنتن خيلي زياد نشود اما جريان صفر به طرف پايانه هاي قسمت افقي حرکت کرده و يک جريان تقريبا ثابت و بزرگي در قسمت عمودي آنتن جاري شود. در نتيجه مقاومت تشعشعي افزايش داده شده و راکتانس خازني () در نقطه تغذيه تقريبا ثابت است. بنابراين، Q () در آنتن افت خواهد کرد و اين به معني بهبود عرض باند نيز است. در شکل 2-1 (ج) نيز يک پيکربندي ديگر با مشخصات مشابه که به آنتن L وارونه مشهور است نشان داده شده است. در هردو مورد رساناي بالايي تشعشع کمي را به دليل قضيه تصوير ايجاد ميکند (چون جريان در رساناهاي بالايي و تصوير، مخالف هم مي باشند).

 

شکل 2-1 آنتنهای قرار گرفته روی زمین ]6[

براي افزايش بيشتر مقدار مي توان از آنتن شکل2-2 (الف) يا نمونه ديگر آن در شکل 2-2(ب) (آنتن F وارونه) استفاده کرد. وقتي کل طول شاخه بالايي حدود باشد به طور طبيعي تشديد روي خواهد داد و با انتخاب موقعيت نقطه تغذيه امپدانس ورودي مي تواند تا حدود 50 ohm انتخاب شود.

ما مي توانيم به جاي سيم بالايي آنتن F يا L وارون يک صفحه (ورق) تخت جايگزين کنيم (شکل2-2 (ج)) و يا يک صفحه شکاف دار براي اينکه بارگيري آنتن فشرده تر شود (شکل2-2 (د)).

شکل 2-2 انواع آنتن های L وارون ]6[

 

با وجود صفحه زمين بي نهايت متاسفانه هنوز ما بر محدوديت ايجاد حجم کوچکي از آنتن غلبه نکرده ايم و به يک ترفند ديگري که به ما اجازه دهد مشکلاتمان را حل کنيم نياز داريم. يک خصوصيت مهم تمام اين پيکربندي ها اين است که آنها نامتعادل هستند. اگر ما زمين را به عنوان يک رساناي کامل بي کران درک کنيم مي توانيم يک تصويري از آنتن در صفحه زمين در ذهنمان مجسم کنيم و الگوي تابش [21] را با جمع کردن سهم آنتن و تصوير آن محاسبه ميکنيم.

وقتي يکي از اين آنتنها روي يک گوشي موبايل قرار مي گيرد، صفحه زمين فقط حدود طول دارد (تقريبا نصف طول يک آنتن دوقطبي نيم موج). بنابراين ساختار ايجاد شده يک نوع دوقطبي عجيب نامتقارن است. يک شاخه (جعبه فلزي گوشي) به زمين مدارهاي الكترونيكي متصل شده، در حالي که شاخه ديگر (آنتن F معكوس) تغذيه شده است. با توجه به نمودار تابشي چنبره اي و همه جهتي آنتن دوقطبي نيم موج و قطبش خطي آن، پيش بيني مي شود آنتن F وارون نيز تقريبا يک نمودار تابشي همه جهتي در راستاي عمود بر صفحه زمين گوشي داشته و قطبش آن خطي باشد، زيرا که يک دوقطبي نامتقارن نيز در صفحه عمود بر آن همه سويه خواهد بود.

براي درك بهتر مطالب فوق به رفتار يک گوشي واقعي در شكل 2-3 توجه كنيد. قطبي شدگي (پلاريزاسيون) با طول محور گوشي هم جهت است، و الگوي تابشي آن در باندهاي پايين به نظر مي رسد که خيلي مشابه يک دوقطبي نيم موج است که هم جهت با زمين ميباشد (به شکل 2-3توجه کنيد.)

 

شکل2-3 شبیه سازی الگوی تشعشعی و میدان E یک گوشی تلفن نوعی در فرکانس MHz 900 ]6[

 

در باندهاي بالا آنتن از نظر الکتريکي بزرگ است و ما مي توانيم انتظار داشته باشيم که آنتن از زمين مستقلانه تر عمل کند. در عمل نيز معمولا پلاريزاسيون درطول زمين باقي مي ماند و الگوي تشعشعي به سادگي مشابه يک دوقطبي بلند ميشود که از نقطه مرکز خارج شده است.(به شکل 2-4نگاه کنيد.)

يک آنتن کوچک مي تواند عملکرد مناسبي را در باند بالا داشته باشد و ما بايد امکان به وجود آوردن يک تعادل در آنتن براي عملکردي اساسا مستقل از زمين بودن را بوجود آوريم .

 

شکل2-4 شبیه سازی الگوی تشعشعی و میدان E یک گوشی تلفن نوعی در فرکانس MHz 1800 ]6[

 

 

2-4) شاسي در گوشي موبايل

چيزي که به عنوان زمين به آن اشاره ميشود، تمام قسمت هايي از يک گوشي است که به زمين متصل شده است، از جمله باتري، صفحه نمايش، جعبه فلزي و ... . در گوشي هاي دو قسمتي لولايي [22] و لغزنده اي [23] بخش هايي از هر دو جزء، شامل زمين مي باشند.

يک آنتن ايده ال، آنتني است که تمام انرژي حاصل در پايانه هاي گوشي را تشعشع کند. در عمل، تلفات به دلايل زير به وجود مي آيد:

 

  • بازتابش [24] به دليل عدم مطابقت بين آنتن و خط تغذيه آن ميباشد. تلفات بازتابشي يک دليل عمده ناکارآمدي يک آنتن است و مقدار آن زماني افزايش پيدا ميکند که VSWR زياد شود ( وقتي که گوشي موبايل در دست نگه داشته شود يا در مقابل سر و عوامل محيطي قرار گيرد).
  • مدارات و ديگر تجهيزات در کنار گوشي موبايل مانند مدارات تحريک براي بلندگو ها، دوربينها و ديگر تجهيزاتي که در نزديک آنتن و در معرض ميدانهاي RF هستند موجب تلف شدن انرژي تشعشعي شود. اين انرژي ملحق شده به مدارات تحريک فوق در تشعشع از گوشي موبايل شرکت نخواهد کرد.
  • اتلاف در انرژي RF درون يک آنتن اهميت کمتري نسبت به ديگر عوامل دارد.

از نقطه نظر اقتصادي براي يک توليد کننده بسيار مطلوب است که گوشي تعداد زيادي از باندهاي فرکانسي جهاني را پوشش دهد. يک محصول مدرن که هم اقتصادي است و هم مورد انتظار مصرف کننده، لازم است تا جايي که امکان دارد تعداد زيادي از باندهاي فرکانسي را پوشش بدهد. در حال حاضر حداقل پنج باند فرکانسي در سرويس هاي موبايل مشهور جهاني تعيين شده است كه فركانس نامي آنهاعبارت است از: [7]

2100MHz,1900 MHz,1800 MHz,900 MHz,850MHz.

 

 

1-fersnel

2-fraunhofer

3-pattern

1- radiation pattern

2-probe antenna

3- E-plane pattern

4- H-plan patter

1- isometric view

2- omni directional pattern

1- main lobe/major lobe

2- minor lobe

3- side lobe

4- relative side lobe level

5- Maximum side lobe level

6- side lobe level

1- half power band width

2- broad side

3- end fire

1- voltage standing wave ratio

1- استانداردهایی که با استفاده از بهترین وسایل اندازه گیری موجود در یک موقعیت مشخص که اندازه گیری در آن انجام شده بدست آمده باشد.

1- radiation pattern

1- clamshell

2- side-plane

3- reflection


مبلغ قابل پرداخت 19,440 تومان

توجه: پس از خرید فایل، لینک دانلود بصورت خودکار در اختیار شما قرار می گیرد و همچنین لینک دانلود به ایمیل شما ارسال می شود. درصورت وجود مشکل می توانید از بخش تماس با ما ی همین فروشگاه اطلاع رسانی نمایید.

Captcha
پشتیبانی خرید

برای مشاهده ضمانت خرید روی آن کلیک نمایید

  انتشار : ۱۸ اردیبهشت ۱۳۹۶               تعداد بازدید : 1592

دیدگاه های کاربران (0)

دفتر فنی دانشجو

توجه: چنانچه هرگونه مشكلي در دانلود فايل هاي خريداري شده و يا هر سوال و راهنمایی نیاز داشتيد لطفا جهت ارتباط سریعتر ازطريق شماره تلفن و ايميل اعلام شده ارتباط برقرار نماييد.

فید خبر خوان    نقشه سایت    تماس با ما