no-img
ایران رساله| پایان نامه آماده| پروپوزال آماده | تحقیق آماده | مقاله آماده |سمینار آماده

جبرانسازی اثر تزویج متقابل المانها در آنتنهای آرایه ای تطبیقی | ایران رساله| پایان نامه آماده| پروپوزال آماده | تحقیق آماده | مقاله آماده |سمینار آماده


ایران رساله| پایان نامه آماده| پروپوزال آماده | تحقیق آماده | مقاله آماده |سمینار آماده
مطالب ویژه
گزارش خرابی لینک
اطلاعات را وارد کنید .

ادامه مطلب

DOC
جبرانسازی اثر تزویج متقابل المانها در آنتنهای آرایه ای تطبیقی
doc
تیر ۲۷, ۱۳۹۸
9mb
۲۰,۰۰۰ تومان
۲۰,۰۰۰ تومان – خرید

جبرانسازی اثر تزویج متقابل المانها در آنتنهای آرایه ای تطبیقی


 جبرانسازی اثر تزویج متقابل المانها در آنتنهای آرایه ای تطبیقی :پایان نامه آماده 

 

چکیده :

پایان نامه آماده ارایه: عملکرد آنتن آرایه ای تطبیقی توسط اعوجاج فاز ودامنه ایجاد شده در مسیر سیگنال در یافتی دچار اختلال شده وقابلیت ردگیری سیگنال دریافتی از بین می رود. المان آرایه بعنوان یک عنصر موثر در ایجاد این اعوجاج می بایستی از جهات مختلف مورد بهینه سازی قرار گیرد. تغییر مکان محل تغذیه یک آرایه با المان پچ باعث دستیابی به بهره بالا و فرکانس رزونانس مناسب می گردد. اثر بهینه سازی مکان تغذیه آنتن موجب تغییرات قابل ملاحظه ای در ماتریس تزویج بصورت اعوجاج دامنه ای وفازی میشود. اثر تزویج متقابل ه م باعث آم شدن عمق صفر ه ا وه م جابجایی محل آنها در الگوی تابشی آرایه می شود  که در سیستم ه ای تطبیقی سیگنال به نویز خروجی آاه ش می یابد و یا اینکه الگوی فرستندگی ایده آل آرایه تغییر می آند ودچار اعوجاج می شود از آنجا آه روشهای پردازش سیگنال در سیستم ه ای آرایه ه وشمند با فرض صفر بودن تزویج متقابل آرایه فرمول بندی می شود. لذا در تحقق عملی این سیستم ، اثر تزویج متقابل بین عناصر آرایه ، قابلیت سیستم آنتن ه ای ه وشمند  را کاه ش می ده د.

پایان نامه آماده ارایه: در این پایان نامه ه دف بررسی اثر موقعیت نقطه تغذیه و تزویج متقابل در طراحی وعملکرد آنتنهای ه وشمند می باشدوارائه روشی برای جبرانسازی  اثر تزویج متقابل در عملکرد تطبیقی سیستمهای ه وشمنداست  ابتدا اثر موقعیت نقطه تغذیه در آنتنهای مایکرواستریپ بررسی شده و تزویج متقابل در آرایه ه ای نامحدود محاسبه و شبیه سازی می شود. سپس روشی برای جبرانسازی اثر تزویج متقابل در آرایه ه ای محدود با استفاده از ماتریس پراکندگی در آرایه ، مطرح می شود. سپس با توجه به روابط , مشخص می شود که چه ضرائب وزنی (دامنه و فازی ) را باید به ه ر المان اعمال کنیم تا جبرانسازی صورت گیرد. بدین منظور دو آنتن آرایه ای میکرواستریپ پچ با استفاده از نرم افزار HFSS  شبیه سازی می شوند و اثر موقعیت نقطه تغذیه و تزویج متقابل در کیفیت طراحی وپرتوه ای تشعشعی آن در عملکرد تطبیقی آنتن بررسی شده و  سپس جبرانسازی به وسیله روش پیشنهاد شده بر روی آنها انجام می شود.

مقا یسه نتا یج حاصل از شبیه سازی وکاره ای انجام پذیرفته

،تطابق  خوبی برای  روش پیشنهادی  نشان  می دهد.

مقدمه  :

پایان نامه آماده ارایه: یک سیستم  آنتن  هوشمند شامل  چندین  آنتن  است  که  با یک پردازشگر سیگنال  مجتمع  شده  است  تا بتواند از قابلیت  هر دو دسته  برای  بدست  آوردن  یک الگوی  گیرندگی  و یا فرستندگی  بهینه  با توجه  به  سیگنال  دریافتی  استفاده  نماید برای  درک مفهوم  کارکرد سیستم  آنتن  تطبیقی  به  فکر یک مثال  تجربی  می  پردازیم  اگر چشمانمان  راببندیم  و با یک نفر که  در داخل  یک اتاق  در حال  حرکت  است  صحبت  کنیم  مشاهده  خواهیم  کرد که  بدون  نگاه  کردن  به  شخص  می  توان  موقعیت  او  را  تشخیص  داد  چرا که  :  اولاً به  وسیله  دو گیرنده  صوتی  گوش  سیگنالهای  صحبت  شخص  متقابل  را می  توانیم  دریافت  کنیم . ثانیاً صدا به  هر گوش  در دو  زمان  مختلف  می  رسد و ثالثاً : مغز ما که  یک پردازشگر ویژه  است  محسبات  پیچیده  ای  انجام  می  دهد تا اطلاعات  مربوط  به  مکان  شخص  سخنگو را بدست  آورد. مغز ما همچنین  شدت  سیگنالهای  رسیده  به  هر گوش  را با هم  جمع  می  کند به  قسمتی  که  صدای  رسیده  در یک راستای  مشخص  را به  اندازه  دو برابر قویتر از  هر صدای  دیگر می  شنود. سیستم  های  آنتن  تطبیقی  نیز به  طور مشابه  ای  عمل  می  کنند که  البته  می  توان  از تعدادی  بیش  از ۲ آنتن  استفاده  نمود و لذا دقیق  تر عمل  کرد. چون  آنتن  ها هم  می  شنوند و هم  صحبت  می  کنند یک سیستم  آنتن  هوشمند می  تواند سیگنالها را  همچنین  در  راستای  مشخصی  بفرستند (مثلاً همان  راستایی  که  دریافت  کرده  است ) البته  باید توجه  داشت  که  چون  فرکانس  گیرندگی  با فرکانس  فرستندگی  معمولاً متفاوت  است ، خواص  الکترونیکی  آرایه  آنتن  ها عوض  می  شود[ ۱۹ ].

پایان نامه آماده ارایه: بنابر این  سیستم  آنتن  تطبیقی  نه  تنها می  تواند ۸ و ۱۰ و یا ۱۲ بار قویتر بشنود بلکه  به  همان  مقدار می  تواند قویتر و در راستای  مشخص  صحبت  بکند. یک گام  جلوتر، اگر مثلاً شخص  دیگری  نیز با ما مشغول  صحبت  شود  پردازشگر سیگنال  درونیمان  می  تواند  نویز  نا  خواسته  را  حذف  کرده  و  به  طور  دلخواه  روی  شخص  سخنگو تمرکز پیدا بکند و در هر لحظه  با یک نفر صحبت  کند. بنا براین  سیستم  های  آرایه  ای  تطبیقی  پیشرفته  دارای  قابلیت  مشابهی  برای  تمیز  دادن  سیگنال  دلخواه  یا  مورد  نظر از  سیگنال  های  غیر دلخواه  هستند.  در حقیقت  این  آنتن  ها نیستند که  هوشمند اند بلکه  سیستم  های  آنتنها هستند که  هوشمندانه  عمل  می  کنند. به  طور کلی  سیستم  آنتن  هوشمند واقع  در ایستگاهای  پایه  مخابرات  سیار Station(BS Base) یک سیستم  پردازشگر سیگنال  دیجیتال  را با یک آرایه  ترکیب  کرده  و به  طور تطبیقی  در راستاهای  مختلف  دریافت  و ارسال  پیغام  می  کند. به  عبارت  دیگر با توجه  به  سیگنال  دریافتی  می  تواند الگوی  تشعشعی  آ نتن  را عوض  کندکه  این  پدیده   باعث  افزایش  قابل  ملاحظه  ای  در مشخصه  های  کارایی  سیستم  سیار می شود. پایه  آنتن  های  هوشمند به  دهه  هفتاد  بر می گردد  آنتن  های  هوشمند، آرایه  های  فاز  داده  شده ( Array Phased)دسترسی  چندگانه  با تقسیم  بندی  فضایی (access Multiple Division Space )   SDMA،پردازش  فضایی(Processing Spatial) ، سیستم  های  آنتن  تطبیقی (Systems  Antenna  Adaptive)  و  لغات  دیگر از  مفاهیم  تکنولوژی  سیستمهای  آنتن

 

هوشمنداست  که  تابحال  استفاده  شده  است . سیستم  های آنتن  هوشمند به  طور معمولی  به  دو دسته  تقسیم  بندی

می  شوند[۱۶]:

۱-  سیستم  سوئیچ  شده

۲- سیستم  های  آرایه  تطبیقی .

در بیم  سوئیچ  شده  یک تعداد مشخص  و ثابث  از الگوهای  تشعشعی  در نظر گرفته  می  شود و یک استراتژی  برای  انتخاب  آنها بررسی  می  شود  در  حالیکه  درآرایه  تطبیقی  یک تعداد  نامتناهی ا  ز  الگوهای  تشعشعی  بر اساس  اطلاعات  دریافتی  تغییر می  کنند و در زمان  حقیقی  ساخته  می  شوند، وجود دارد.که  تکنولوژی  آنتن  های  تطبیقی  پیشرفته  ترین  روش  در  سیستم  های  هوشمند بشمار می  رود. با استفاده  از  جدیدترین  الگوریتم  های  پردازش  سیگنال  سیستم  تطبیقی  می  تواند قابلیت  جهت  یابی  و دنبال  کردن  گونه  های  مختلفی  از سیگنالها (از قبیل  TDMA ,FDMA ,CDMA) را با قابلیت  مینیم  سازی  سیگنالهای  تداخلی  و ماکزیمم  کردن  سیگنال  مورد علاقه  داشته  باشد هر دو سیستم  معرفی  شده  باعث  افزایش  بهره  در  رستای  زاویه  فضایی  کاربر می  شوند اما فقط  سیستم  تطبیقی  است  که  یک بهره  را تولید می  کند به  طوری  که  همزمان  سیگنالهای  تداخلی  را شناخته  یا به  عبارت  بهتر مکان  یابی  کرده ، دنبال  می  کندو همچنین  توان  آنها را در گیرنده  مینیمم  می  سازد. عناصر آنتنی  می  توانند به  صورت  خطی ، دایروی  و یا روی  یک صفحه  قرار بگیرند. کابرد اصلی  این  آنتن  ها در ایستگاههای  پایه  مخابرات  سیار  می  باشد اگر چه  که  روی  تلفن  های  همراه  و  یا کامپیوترهای  Laptop نیز  نصب  می  شوند. چندین  مزیت  ا ستفاده  از سیستم  های  آنتن  هوشمند را در زیر بیان  می  کنیم .

۱- افزایش  بهره  سیگنال  : ورودی   آنتن  های  مختلف  به  نحوی  جمع  می  شوند که  توان  مورد نیاز برای  تشیص  سیگنال  فرهم  گردد. این  مطلب  باعث  بهبود محدوده  پوشش  سیستم  می  شود. یعنی  با تمرکز انتشار انرژی  در یک راستای  خاص  از BS به  سمت  سلول ، محدوده  پوشش  BS افزایش  می  یابد.

۲- حذف  تداخل  :  الگوی  آنتن  می  تواند  طوری  ساخته  شود  که  در  سمت  تداخلهای  هم  کانال  یا  هم  فرکانس  با سیگنال  مورد نظر, صفر یا مینیمم  ایجاد کند و یا اینکه  نسبت  سیگنال  به  نویز خروجی  آرایه  را ترمیم  دهد. این  کار یعنی  کنترل  دقیق  صفرهای  الگوی  آرایه  باعث  افزایش  ظرفیت  در سیستم  خواهد شد. برای  حذف  تداخل  و  همچنین  استفاده  از  فرکانس  تکراری  ،  تکنولوژی  های  تطبیقی  خاصی  ار  قبیل

پایان نامه آماده ارایه: SDMA کاربرد دارند. SDMA که  غای  ترین  هدف  استفاده  از سیستم  های  آنتن  هوشمند می  باشد بیانگر این  مفهوم  است   که  دو کاربر در زمان  یکسان  و با فرکانس  یکسان  و تنها در مکان  های  مختلف  در یک سلول  بتوانند با هم  ارتباط  برقرار کنند.

۳- دایور  سیتی  فضایی  :  ترکیب  مناسب  سیگنالها  از  آرایه  برای  حداقل  کردن  فیدینگ  و  سایر اثرات  نامطلوب  انتشارهای  چند مسیره  بسیار مفید می  باشد. چرا که  اثر پراکندگی  تاخیرات  را جبران  کرده  به  ما این  اجازه  را می  دهد که  نرخ  ارسال  اطلاعات  را افزایش  دهیم  بدون  اینکه  از متعادل  کننده  استفاده  شود.

 

۴- کار آمدی  توان  :  سیستم  با ترکیب  ورودی  های  آنتن  های  مختلف  باعث  بهینه  سازی  در  بهره  آنتن  خواهد  شد.  همچنین  باعث  می  شود  که  توان  کمتری  از  باتری  برای  ارسال  پیغام  در  تلفن  همراه  مورد استفاده  قرار گیرد. چرا که  الگوی  گیرندگی  BS نیز مانند الگوی  فرستندگی  آن  جهت  دار خواهد بود. توان  کمتر در  باتری  باعث  کوچکتر شدن  وهمچنین  سبکتر شدن  گوشی  همراه  خواهد شد. این  مطلب  هزینه  ساخت  را کاهش  خواهد داد. کاهش  هزینه  تقویت  کننده  کاهش  مصرف  توان  و افزایش  قابلیت  اطمینان  از نتایج  خوب  این  مطلب  هستند. به  طور خلاصه  تکنولوژی  آنتن  هوشمند به  طور فوق  العاده  می  تواند کار آیی  سیستم  های  مخابرات  سیار را بالا ببرد و هزینه  ساخت  را برای  کاربران  اینده  به  طور قابل  توجه  ای  بهبود بخشد و برای  اپراتور  های  PC مخابرات  سلولی  و مناطق  محلی  بی  سیم  WLL یک افزایش  سیار عالی  در  کیفیت  سیگنال  ظرفیت  سیستم  و  محدوده  پوشش  ایجاد  نماید.  سیستم  های  آنتن  هوشمند می  توانددر سیستم  های  آنالوگ  مثلاً FDMA و یا دیجیتال  مثلاً CDMA و TDMA مورد استفاده  قرار گیرند .

همانطور که  گفته  شد کارآیی  های  تطبیقی  حذف  تداخل  می  باشد که  با تنظیم  صفر های  الگوی  ارایه  به  سمت  تداخلها بدست  می  آید. اما این  قابلیت  به  طور زیادی  تحت  تاثیر وجود تزویج  متقابل  بین  عناصر آرایه  است . همانطور که  عدم  دقت  ساخت  مواد مورد استفاده  و بسیاری  از موارد عملی  باعث  عدم  دقت  در الگوی  آرایه  می  شود اما آنچه  که  صرفنظر از  قسمت  عملی  همیشه  باید مورد  توجه  عدم  دقت  قرار گیرد  وقرار  گرفته  است  وجود تزویج  متقابل  است . اثر تزویج  متقابل  هم  باعث  کم  شدن  عمق  صفر های  و هم  باعث  جابجایی  محل  آنها می  شود([۱۵]و[۱۶]و[۱۷]) این  دو عیب  باعث  می  شود که  مثلاً در سیستم  های  آرایه  ای  تطبیقی  سیگنال  به  نویز خروجی  کاهش  یابد و یا اینکه  الگوی  فرستندگی  ایده  آل  نداشته  باشیم [۱۷]. از آنجا که  متدهای  پردازش  سیگنال  در سیستم  های  آنتن  هوشمند بر اساس  سیگنال  دست  نخورده  فرمولبندی  می  شوند، در تحقق  بخشیدن  عملی  اثر تزویج  متقابل  بین  آنتن  ها باعث  کاهش  قابلیت  های  سیستم  می  شود در فرمولبندیها همیشه  فرض  بر این  است  که  موج  صفحه  ای  در یک راستای  مشخص  به  آرایه  بر خورد می  کند و ولتاژهای  معینی  را در دهانه

آنتن  ها القا می  نماید که  فقط  با یک شیفت  زمانی  به  هم  مربوطند ویا از  نظر فازوری  در  یک  e  یعنی  شیفت  فازی  D با هم  متفاوتند در صورتیکه  در عمل  چنین  نسبت  یعنی  وجود باز تابشهای  آنتنها باعث  ایجاد ولتاژهای  دیگری  در پورت  های  انتن  های  مجاور خواهد کرد وو لتاژ پورت  ها بصورت  ترکیبی  از ولتاژ متاثر از موج  صفحه  ای  ورودی  و  باز  تابشهای  حاصل  از  آنتن  های  آرایه  می  باشد.  رویه  مشخص  محاسبه  پترن  تشعشعی آنتنهای آرایه  فازی بدین  شرح  است  که  پترنهای تشعشی المانهای منفرد را با هم  جمع  کنیم ، وقتی همه  المانها یکسان  باشند پترن  کل  آرایه  عبارتست  از حاصلضرب  فاکتور المان  در فاکتور آرایه . فاکتور آرایه  با جمع  مستقیم  یا در شبکه  های پریودیک  با تبدیل  فوریه  سریع  ١(FFT) محاسبه  می شود. این  نشان  میدهد که  عملکرد تشعشعی آرایه  ارتباط  مستقیم  با عملکرد المانهای منفرد دارد. فاکتور المان  باید محاسبه  یا اندازه  گیری

پایان نامه آماده ارایه:شود و بستگی به  طراحی فیزیکی تشعشع  کننده  و همچنین  تزویج  متقابل  میان  تشعشع  کننده  ها دارد. المانهای لبه  آرایه , فاکتور المان  متفاوتی نسبت  به  المانهای مرکزی دارند. بنابراین  المانها رفتار متفاوتی نسبت  به  حالتی دارند که  بصورت  مجزا تشعشع  می کنند. بطور معمول  هر المان  باید طوری طراحی شود که  امپدانس  آن  تطبیق  قابل  قبولی را در پهلو آتش  داشته  باشد اما به  دلیل  تزویج  متقابل  میان  المانها عدم  تطبیق  بوجود می آید. عدم  تطبیق , عملکرد منابع  تحریک  یا دریافت  کننده ها را دچار اخلال  میکند که  باعث  ایجاد انعکاسات  چندتایی و ایجاد  بیمهای مصنوعی میکند.  در  آرایه های کوچک  تزویج  متقابل  به  دو  صورت  معرفی میشود:  (i) تغییر امپدانس  اکتیو و و عدم  تطبیق  میان  المانها و مدارات  تغذیه  (ii) اعوجاج  پترن  المان  اکتیو آرایه . این  تغییرات  به  دو صورت  بر سیستم  آنتن  اثر میگذارند: (i) تغییر دامنه  و فاز در روزنه  تشعشعی آنتن  یعنی توزیع  دامنه  و فاز میدان  تشعشعی بطور مستقیم  با دامنه  و فاز جریان  تحریک  در المانها متناسب  نیست . (ii) پترن  تشعشعی میدان  دور  آنتن  از  حاصلضرب  فاکتور  المان  در  فاکتور  آرایه  بدست  نمیآید.  این  اثرات  باعث  میشود  تا  خواص  تشعشعی مطلوب  مثل   سطح  گلبرگهای فرعی (SLL )پایین  و اسکن  بیم  در جهتهای مورد نظر بدست  آورده  نشود[۱۲].  روشهای  مختلف  برای  جبرانسازی  این  اثر در  آنتنهای  آرایه  ای  کوچک  بکار  گرفته  میشود

[۱۲]و[۱۳ ] .روش  اصلی جبرانسازی برای اساس  محاسبه  ضرائب  کوپلینگ  و تشکیل  ماتریس  تزویج  میباشد جبرانسازی تزویج  متقابل  در آنتنهای آرایه  فازی معمولا در آرایه  های کوچک  انجام  می شود. چون  این  اثر در آرایه  های کوچک  محسوس  است  و همچنین  در تمام  المانها یکسان  نیست  بنابراین  نمی توان  در آرایه  های کوچک  همچون  آرایه  های بزرگ  پترن  تشعشعی المان  را در حضور المانهای دیگر به  عنوان  فاکتور المان  جا سازی شده  در آرایه  در نظر گرفت  که  در تمام  المانها یکسان  است . در این  پایان  نامه  برای نشان  دادن  اثر تزویج  متقابل  و جبرانسازی این  اثر با استفاده  از روش  پیشنهاد شده  در این  پایان  نامه  دو آنتن  آرایه  ای میکرواستریپ  با استفاده  از  نرم  افزار  HFSS  شبیه  سازی و  سپس  جبرانسازی می شود.  جبرانسازی با استفاده  از  محاسبه  ماتریس  پراکندگی, تشکیل  ماتریس  تزویج  و اعمال  ضرائب  مناسب  به  المانها برای جبرانسازی انجام  می شود. این  پایان  نامه  شامل  ۶  فصل  است .  در  فصل  اول  مروری  کلی  بر ساختار  آنتنهای  آرایه  فازی  وخواص  آن  خواهیم  داشت  وبعد به  روشهای محاسبه  امپدانس  آنتن  پرداخته  و دوروش  معروف محاسبه  امپدانس  آنتن  یعنی

(Force EMF)Electromagnetic ومعادلات  انتگرالی ممان  را معرفی وبررسی می کنیم .

به  دلیل  اهمیت  شناخت  تزویج  متقابل  در انتنهای میکرواستریپ  وکاربرد فراوان  آنها بصورت  آرایه  ای ، درفصل

۲ به  معرفی،طراحی وشناخت  آنتنهای میکرواستریپ  می پردازیم  و تزویج  متقابل  در انها را بررسی می کنیم  ودر انتها روشهای تحلیل  آرایه  های میکرواستریپ  با تعداد المانهای زیاد را مورد بررسی قرار می دهیم  و نشان

می دهیم  که  اثر تزویج  متقابل  در این  آرایه  ها چگونه  در نظر گرفته  می شود.

 

در فصل  ۳ اثر تزویج  متقابل  در آنتنهای آرایه  ای کوچک  بررسی می شود وروشهای جبرانسازی تزویج  متقابل  معرفی می شود در  انتها یک  روش  جدید برای جبرانسازی بر  اساس  ماتریس  پراکندگی بصورت  پیشنهاد مطرح  می شود .

در فصل  ۴ عملکرد تطبیقی آنتن  های هوشمند بررسی شده  والگوریتم  وزندهیLMSآنتنهای هوشمند آرایه  ای رامطرح  می کنیم  و به  بررسی اثر تزویج  متقابل  درعملکرد  تطبیقی آنتن  در حالتی که  سیگنال  مرجع  از سیگنال  دریافتی استخراج  می شود ،می پردازیم  در انتها خطای حاصل  از تزویج  متقابل  را در الگوریتم    LMS محاسبه  کرده  وبر اساس  خصوصیات  ماتریس تزویج  روشی را ارائه  می دهیم  که  توسط  ضرایب  وزن  بطور همزمان  هم  سیگنالهای تداخلی حذف  شوند وهم   جبرانسازی تزویج  متقابل  انجام  شود

در فصل  ۵ دو آنتن  مایکرواستریپ  ۷و۸ المانه  شبیه  سازی می شود و اثر موقعیت  نقطه  تغذیه  در کیفیت  طراحی و  تزویج  متقابل   نشان  داده  می شود  سپس  توسط  برنامه  MATLAB الگوریتم LMS روی آن  اعمال  شده  و پرتوهای تشعشعی آن  را در دوحالت  با سیگنال  مرجع  معلوم  وبدون  آن  در دو وضعیت  با تزویج  وبدون  تزویج در زوایای  مختلف  نشان  می دهیم .  سپس  توسط  روش  پیشنهادی در فصل  ۳  تزویج  متقابل  در این  دو آنتن  را جبران  میکنیم  . در فصل  ۶ نتایج  حاصل  از شبیه  سازی وپیشنهادات  مطرح  می شود

فهرست مطالب:

پایان نامه آماده ارایه پایان نامه آماده ارایه

 

 

 

 

 



ads

درباره نویسنده

mrk kiani 44 نوشته در ایران رساله| پایان نامه آماده| پروپوزال آماده | تحقیق آماده | مقاله آماده |سمینار آماده دارد . مشاهده تمام نوشته های

مطالب مرتبط