مبانی آنتن

 

پیشگفتار:

از سال 1877م كه نخستین آنتن ساده توسط هرتز ساخته شد. نظریه طراحی آنتن ها به سرعت پیشرفت كرده است و این پیشرفت ادامه دارد، با توجه به اینكه آنتن ها جزئی از یك سیستم مخابراتی الكترونیكی هستند، بایستی تكنولوژیست ها و مهندسین برق الكترونیك در این زمینه دانش كافی داشته باشند. امید است در این مقال اندك كه در زیر به اجمال عنوان فصول آن را خواهیم آورد، قدمی هر چند كوچك در این راه برداشته باشیم .

 

این پروژه از 5 فصل تشكیل شده است. فصل اول در قالب طرح تحقیق به بررسی تاریخچه و نیز اهمیت مساله مورد تحقیق می پردازد. قابل ذكر است كه 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 مایكروویو 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 افكنی آنتن ، امپدانس ورودی آنتن ، سطح موثر و طول موثر آنتن پلاریزاسیون آنتن و ... نیز از جمله شاخص ترین پارامترهای آنتن می باشند كه در این فصل درباره آنها سخن گفته شده است .

 

در فصل سوم به بحث پیرامون شبكه های كامپیوتری می پردازیم . مطالب مورد بحث در این فصل شامل توضیح مختصری در مورد سخت افزار شبكه ، نرم افزار شبكه ، پشته ی پروتكلی 802.11 - به عنوان مهمترین شبكه ی محلی بی سیم - و نیز پشته ی پروتكلی 802.16 - مهمترین شبكه ی بی سیم باند گسترده- می باشند .

 

در فصل چهارم آنتن های هوشمند و كاربرد و مزیت آنها در شبكه 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 كلی و پیشنهاد به دیگر پژوهندگان علاقه مند به این موضوع را شامل   می شود . امید كه مفید محضر خوانندگان محترم قرار گیرد.

 

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 كلی 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 كاربرد                                                                    11

الف) آنتن هرتز                                                                                        11

ب) آنتن ماركنی                                                                                       11

پ) آنتن شلاقی                                                                                                 12

ت ) آنتن لوزی ( روبیك)                                                                             12

ث) آنتن V معكوس                                                                                  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 افكنی  آنتن                                                                                      25

امپدانس ورودی آنتن                                                                                 25

سطح موثر یا سطح گیرنده آنتن ها                                                                  26

طول موثر آنتن                                                                                        27

پهنای نوار فركانس آنتن ها                                                                           27

پلاریزاسیون آنتن ها                                                                                   28

پلاریزاسیون خطی                                                                                     29

پلاریزاسیون دایره ای                                                                                           30                                                                                                           

پلاریزاسیون بیضوی                                                                                   30

ساختمان مكانیكی 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 وتكنیك های بیم آرایه سوئیچ شده                                              74

4-الف –5: راهبردهای شكل دهی بیم ثابت                                                        75

4- الف – 6: پردازش آرایه از طریق شكل دهی بیم                                                         76

4 الف 6- 1: الگوریتم های پایه شكل دهی سیگنال                                                77

4- الف-6-2: تركیب های آرایه ای تنظیمی                                                        80

 4-الف –6-3: تركیب آرایه پرتو سوئیچ شده                                                      81

مثال 1-4                                                                                              85

4-الف-7: نكات 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