پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه

تعداد صفحات: 64 فرمت فایل: word کد فایل: 1890
سال: 1387 مقطع: کارشناسی دسته بندی: مهندسی برق
قیمت قدیم:۲۱,۶۰۰ تومان
قیمت: ۱۸,۰۰۰ تومان
دانلود مقاله
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه

    پایان نامه کارشناسی مهندسی برق

    فصل اول - مشخصات تشعشعی یک آنتن

    1-1) مقدمه

    انتقال امواج الکترومغناطیسی می تواند توسط نوعی از ساختارهای هدایت کننده امواج (مانند یک خط انتقال یا یک موجبر) صورت گیرد و یا می تواند از طریق آنتنهای فرستنده و گیرنده بدون هیچ گونه ساختار هدایت کننده واسطه ای انجام پذیرد. عوامل مختلفی در انتخاب بین خطوط انتقال یا آنتنها دخالت دارند. بطور کلی خطوط انتقال در فرکانسهای پایین و فواصل کوتاه عملی هستند. با افزایش فواصل و فرکانسها تلفات سیگنال و هزینه‌های کاربرد خطوط انتقال بیشتر میشود و در نتیجه استفاده از آنتنها ارجحیت می یابد.

    در حدود سالهای 1920 پس از آنکه لامپ تریود برای ایجاد سیگنال های امواج پیوسته تا یک مگاهرتز بکار رفت، ساخت آنتن های تشدیدی (با طول موج تشدید) مانند دوقطبی نیم موج امکان یافت و در فرکانس های بالاتر امکان ساخت آنتنها با ابعاد و اندازه ی فیزیکی در حدود تشدید (یعنی نیم طول موج) فراهم شد. قبل از جنگ دوم جهانی مولدهای سیگنال مگنی‌ترون و کلایسترون و مایکروویو (در حدود یک گیگاهرتز) همراه با موجبرهای توخالی اختراع و توسعه یافتند. این تحولات منجر به ابداع و ساخت آنتنهای بوقی شد. در خلال جنگ دوم جهانی یک فعالیت وسیع طراحی و توسعه برای ساخت سیستم‌های رادار منجر به ابداع انوع مختلف آنتنهای مدرن مانند آنتنهای بشقابی (منعکس کننده) عدسی‌ها و آنتنهای شکافی موجبری شد]1[.

    امروزه گستره وسیعی از انواع مختلف آنتن ها در مخابرات سیار و سیستم های بیسیم در حال استفاده اند و کماکان رقابت در زمینه کوچک کردن ابعاد آنتنها و بهینه کردن مشخصات تشعشعی آنها ادامه دارد. در این بخش به‌طور خلاصه به مرور اصول، تعاریف مشخصات تشعشعی آنتنها پرداخته شده است.

    1-2) تقسیم بندی نواحی اطراف یک آنتن

    فضای اطراف یک آنتن به دو ناحیه تقسیم میشود. اولین ناحیه بعد از آنتن، ناحیه آنتن و ناحیه خارج از آن، ناحیه بیرونی نامیده میشود. مرز دو ناحیه کره ای است که مرکزش، مرکز آنتن وسطح آن از دو انتهای آنتن عبور میکند. نسبت این کره مرزی به آنتن نیم موج دو مخروطی متقارن در شکل 1-1 نشان داده شده است ]2[.

    برای متمایز کردن میدانها در فاصله دور و نزدیک آنتن، می توان ناحیه بیرونی را به دو ناحیه تقسیم کرد که فاصله نزدیک آنتن شامل میدانهای نزدیک ناحیه فرنل[1] نام دارد و میدان در فاصله دور را ناحیه دور یا ناحیه فرانهوفر[2] می‌خوانند.

    می توان ثابت کرد فواصل بزرگتر از  نسبت به آنتن شامل میدانهای راه دور آنتن است.  طول موج کاردر فضای آزاد و  بزرگترین بعد آنتن است.

    در ناحیه فرانهوفر مولفه های میدان عرضی و مستقل از فاصله شعاعی است که میدان در آن محاسبه میشود. در صورتی که در ناحیه فرنل ممکن است مولفه های میدان به صورت شعاعی تغییر کنند که در نتیجه نمودار تشعشعی [1] میدان بطور کلی تابعی از شعاع خواهد بود ]2[.

    1-3) شدت تشعشعی آنتن

    توان تشعشع شده از یک آنتن در واحد زاویه فضایی، شدت تشعشعی U (وات بر استرادیان) خوانده میشود]2[.

    -4) نمودارهای تشعشعی[1]

    با حرکت یک آنتن کاوشگر[2] شکل1-4)الف) در یک فاصله ثابت حول یک آنتن آزمون می توان نمودار تشعشعی را بصورت یک تابع مختصات زاویه اندازه گیری کرد. در شکل1-4(الف)هر نمودار تشعشعی در صفحات  ثابت موسوم به یک نمودار تشعشعی صفحه E [3] است ، زیرا بردار الکتریکی کاملا در آن قرار دارد. نمودار تشعشی در یک صفحه عمود بر صفحه E که از وسط دوقطبی آزمون می گذرد (صفحه xy) موسوم به نمودار تشعشعی صفحه[4]H  است، زیرا بردار میدان مغناطیسی  کاملا در آن جای دارد. به عنوان مثال نمودارهای تشعشی صفحه E و صفحه H برای یک آنتن ساده دوقطبی نیم موج به ترتیب در شکل 1-4 (ب) و شکل 1-4 (ج) نشان داده شده است. این نمودارها را می توان برای مولفه های مختلف میدان E و H و حتی توان رسم کرد.

    تشعشع کامل دوقطبی ایده آل به صورت یک نمای ایزومتریک [1] در شکل 1-5 با یک برش نشان داده شده که بصورت یک چنبره بدون سوراخ است و به نمودار تشعشی همه جهتی[2] معروف است، زیرا در صفحه xy یکنواخت میباشد. هنگامی که پژوهشگر به آنتنهای جدید برخورد میکند، باید سعی کند که تشعشع کل را در دو یا چند نمودار تشعشی بیان کند ]1[.

    مناسب است که نمودارهای تشعشعی را نرمالیزه (بهنجار) کنیم به طوری که حداکثر اندازه اش برابر واحد شود. برای نرمالیزه کردن یک نمودار به صورت زیر عمل میکنیم: اندازه میدان یا توان در هر نقطه از نمودار را بر ماکزیمم مقدار آنها تقسیم میکنیم . بدین صورت نمودار نرمالیزه شده بدست می آید . به عنوان مثال برای یک منبع در امتداد محور Z که میدان E اش تنها یک مولفه  دارد، نمودار میدان نرمالیزه شده، به صورت زیر تعریف میشود:

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

    یک نمونه نمودار توان تشعشعی یک آنتن بصورت یک نمودار قطبی در شکل زیر رسم شده است. گلبرگ یا تابه اصلی [1] شامل جهت حداکثر تشعشع میباشد. گلبرگ های کوچکتر دیگری موسوم به گلبرگهای فرعی [2] نیز در نمودار تشعشع وجود دارد. یک گلبرگ کناری [3] را به عنوان یک گلبرگ تشعشع در هر جهت غیر از جهت گلبرگ اصلی تعریف میکنیم

  • فهرست و منابع پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه

    فهرست:

    عنوان                                                                                                                                             صفحه

    I چکیده........................................................................................................................................................................................

     

    فهرست مطالب.......................................................................................................................................................................... II

     

    فرهنگ اختصارات.................................................................................................................................................................. IV

     

    فهرست اشکال........................................................................................................................................................................... 1

     

    فصل 1  مشخصات تشعشعی یک آنتن...................................................................................................................................... 5

    1-1) مقدمه ............................................................... ...................................................... ...................................................... 5

    1-2) تقسیم بندی نواحی اطراف یک آنتن .......................................................... .....................................................................5

    1-3) شدت تشعشعی آنتن.............................................................................. ..........................................................................6

    1-4) نمودارهای تشعشعی............................................................................... ..........................................................................7

    ................................................................... ....................................................................10 HPBW 1-5) پهنای تابه نیم توان

    یک آنتن ........................................................ .............................................................11VSWR 1-6) پهنای باند فرکانسی و

    1-7) بهره جهتی آنتن ..................................................................................... .......................................................................12

    1-8) سمتگرایی ............................................................................................ .........................................................................13

    1-9) بازده تشعشعی آنتن ................................................................................. .....................................................................13

    ) .......................................................................... .......................................................................13g 1-10) بهره یا گین آنتن (

    1-11) امپدانس ورودی آنتن ............................................................................ ......................................................................14

    1- 12) قطبش موج .................................................................................... ...........................................................................14

    1-13) ضریب کیفیت (Q) در مدارات سری....................................................... ...................................................................15

    فصل 2-  آنتن های تلفن همراه............................................................................ ...................................................................17

    2-1) مقدمه.................................................................................................. ...........................................................................17

    2-2) آنتن کوچک چیست ؟ ............................................................................ ......................................................................17

    2-3) آنتن F معکوس و عملکرد یک آنتن تلفن همراه ............................................. .............................................................18

    2-4) شاسی در گوشی موبایل  ........................................................................ ......................................................................21

    2-5) آنتنهای سیمی..................................................................................... ...........................................................................22

    2-6) موقعیت آنتن در موبایل........................................................................ .........................................................................24

    2-7) حجم آنتن.......................................................................................... ...........................................................................27

    2-8) انواع کلاسهای آنتنهای موبایل.................................................................. .....................................................................29

    فصل 3 – توصیف کیفی و تحلیل عملکرد آنتن PIFA ............................................. ...........................................................34

    3-1) مقدمه.............................................................................................. ...............................................................................34

    3-2) تغییرات پورت زمین  و تاثیر آن روی آنتن PIFA در گوشی موبایل....................... .....................................................34

    3-3) تحلیل آنتن PIFA  با استفاده از مدل های معادل ............................................ ............................................................41

    3-4 ) روش تحلیل عملکرد آنتن PIFA در این پژوهش........................................... ............................................................43

    3-5) شبیه سازی یک آنتن مونوپل به کمک نرم افزار HFSS .................................. ...........................................................44

    فصل 4 –  نحوه طراحی آنتن PIFA در این تحقیق................................................. ..............................................................48

    4-1) مقدمه............................................................................................... ..............................................................................48

    4-2) طراحی اولیه آنتن................................................................................. ..........................................................................48

    4-3) تبدیل آنتن PIFA   تک باند به دو باند........................................................ ................................................................53

    4-4) بهینه سازی آنتن طراحی شده................................................................... ......................................................................55

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

    فهرست اشکال

     

    فصل اول – مشخصات تشعشعی یک آنتن

     

    شکل1-1 نواحی اطراف یک آنتن.. 5

    شکل1-2 میدانها در فاصله دور و نزدیک آنتن.. 6

    شکل1-3  عنصر زاویه فضایی.. 7

    شکل1-4  نمودار قطبی پرتو تشعشعی  صفحه H.. 8

    شکل1-5 نمودار سه بعدی پرتو تشعشعی.. 8

    شکل1-6 یک نمونه نمودار قطبی پرتو توان. 9

    شکل1-7 ضریب پرتو یک منبع خطی یکنواخت. 10

    شکل1-8  الف)قطبش خطی افقی  ب)قطبش خطی قائم پ)قطبش دایروی راستگرد ت)قطبش دایروی چپگرد    

         ج) قطبش بیضوی چپگرد ث) قطبش بیضوی راستگرد..................................................................................15

     

    فصل دوم-  آنتن های تلفن همراه

    شکل 2-1 آنتنهای قرار گرفته روی زمین.. 19

    شکل 2-2 انواع آنتن های L وارون. 19

    شکل2-3 شبیه سازی الگوی تشعشعی  و میدان E یک گوشی تلفن نوعی در فرکانس MHz 900. 20

    شکل2-4 شبیه سازی الگوی تشعشعی  و میدان E یک گوشی تلفن نوعی در فرکانس MHz 1800. 21

    شکل2-5 (الف) آنتن مونو پل (ب) آنتن  Lوارون  (ج) آنتن  Fوارون. 22

    شکل 2-6 شکل اولیه آنتن  Fوارون مسطح.. 23

    شکل2-7 انواع موقغیت آنتن در گوشی تلفن همراه 25

    شکل 2-8  انواع موقعیت آنتن روی گوشی های کشویی.. 26

    شکل 2-9 رابطه میان طول شاسی آنتن و پهنای باند در فرکانس MHz1850. 27

    شکل2-10 رابطه میان طول آنتن و پهنای باند در فرکانس MHz890. 28

    شکل 2-11 رابطه میان طول آنتن و پهنای باند در فرکانس MHz1850. 28

    شکل 2-12 (الف)دو قطبی (ب) دو قطبی تا شده (ج) حلقه. 29

    شکل 2-13  نمونه ای از یک آنتن شلاقی.........................................................................................30

    شکل 2-14  نمونه هایی از آنتن پیچشی قرار گرفته در گوشی تلفن همراه...................................................30

    شکل 2-15 یک نمونه آنتن درونی تک باند.......................................................................................31

    شکل 2-16 (الف) تشعشع کننده باند بالا  (ب) تشعشع کننده باند پایین (ج) مونوپل. 31

    شکل 2-17  نمایی از یک نمونه آنتن مرکب......................................................................................32

    فصل سوم – توصیف کیفی و تحلیل عملکرد آنتن PIFA

     

    شکل 3-1 (الف) صفحه زمین متعارف (ب) صفحه زمین اصلاح شده (تمام ابعاد به میلیمتر است ) 34

    شکل 3-2 آنتنPIFA دو باند(الف)صفحه زمین متداول (ب) صفحه زمین اصلاح شده(تمام ابعاد به میلیمتر است) 36

    شکل 3-3 VSWR  اندازه گیری شده و محاسبه شده بر حسب فرکانس برای آنتن PIFA تک باند (الف)روی صفحه زمین متداول (ب) روی صفحه زمین اصلاح شده 37

    شکل 3-4 الگوی تشعشعی محاسبه شده آنتن PIFAتک باند در فرکانس MHz910 (الف) صفحه زمین متداول (ب) صفحه زمین اصلاح شده 38

    شکل 3-5  نمودار VSWR آنتن دو باند(الف) باند MHz900 (ب) باند 1800MHz. 40

    شکل 3-6  الگوی تشعشعی محاسبه شده برای آنتن دو باند در فرکانس MHz 1920 (الف)صفحه زمین متداول (ب) صفحه زمین اصلاح شده 41

    شکل 3-7 نمای کناری آنتن PIFA. 41

    شکل 3-8  مدل خط انتقال برای آنتن PIFA. 42

    شکل 3-9  (الف) نتایج شبیه سازی (ب)نتایج مدل خط انتقال. 43

    شکل 3-10 نمای کلی یک آنتن مونوپل ساده 44

    شکل 3-11  نمودارVSWR آنتن طراحی شده. 45

    شکل3-12 نمودارre (Z) آنتن طراحی شده . 45

    شکل 3-13 نمودار الگوی تشعشعی آنتن به ازای phi=0 . 46

    شکل 3-14 پرتو تشعشعی آنتن بصورت سه بعدی در فرکانس MHZ900. 46

     

    فصل چهارم –  نحوه طراحی آنتن PIFA در این تحقیق

     

    شکل 4-1  نمایی از آنتن PIFA اولیه طراحی شده 49

    شکل 4-2  نحوه اتصال آنتن به جعبه گوشی تلفن همراه 49

    شکل 4-3 نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900. 50

    شکل 4-4  نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900. 51

    شکل 4-5 نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900. 51

    شکل 4-6 نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900. 52

    شکل 4-7  نمودار  VSWR در باند MHZ 900. 52

    شکل 4-8 نمایی از آنتن در صفحه X-Y. 53

    شکل 4-9 نمایش گرافیکی میدان E در باند 900MHZ. 54

    شکل 4-10 نمایش گرافیکی میدان E در باند 1800MHZ. 54

    شکل 4-11  نمودار VSWR نسبت به تغییر در ارتفاع آنتن.. 55

    شکل 4-12  نمودار VSWR نسبت به تغییر در محل تغذیه روی باند 1800MHZ و 900MHZ. 56

    شکل 4-13  نمودار VSWR  نسبت به تغییر در فاصله بین دو شکاف روی باند 1800MHZ. 57

    شکل4-14  نمودار VSWR  نسبت به تغییرات فاصله دو شکاف نسبت به منبع با حفظ فاصله بین دو شکاف روی باند 1800MHZ. 57

    شکل 4-15  نمودار VSWR آنتن به ازای مقادیر مختلف پهنای اتصال کوتاه در باند MHz900.......................58

    شکل 4-16  نمودار VSWR آنتن به ازای مقادیر مختلف پهنای اتصال کوتاه در باند MHz1800......................58

    شکل 4-17 نمای کلی از آنتن طرا حی شده..................................................................................... 59

    شکل 4-18  نمایی از آنتن در صفحه X-Y...................................................................................... 59

    شکل 4-19  نمایی از آنتن در صفحه Z-X. 60

    شکل 4-20  نمایی از آنتن در صفحه Z-Y. 60

    شکل 4-21 آنتن طراحی شده در حضور جعبه رسانا 61

    شکل  4-22  VSWR  آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند 900MHz. 61

    شکل 4-23  VSWR  آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800. 62

    شکل  4-24  VSWR  آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz900. 62

    شکل  4-25  VSWR  آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800……………………………….62

    شکل 4-26  نمودار تشعشعی آنتن به dB در فضای آزاد به ازای phi=90  قبل از اضافه شدن جعبه رسانا( نرمالیزه نشده)....................................................................................................................................64

    شکل 4-27  نمودار تشعشعی آنتن به dB در فضای آزاد به ازای phi=90  بعد از اضافه شدن جعبه رسانا( نرمالیزه نشده)...................................................................................................................................64

    شکل 4-28  نمودار تشعشعی آنتن به صورت سه بعدی در فرکانس MHZ 900.........................................65

    شکل 4-29 نمودار تشعشعی آنتن به صورت سه بعدی در فرکانس MHZ 1800 ........................................65

    منبع:

    ندارد.

پروپوزال در مورد پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه, گزارش سمینار در مورد پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه, تز دکترا در مورد پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه, رساله در مورد پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه, پایان نامه در مورد پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه, تحقیق در مورد پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه, مقاله در مورد پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه, تحقیق دانشجویی در مورد پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه, مقاله دانشجویی در مورد پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه, پروژه دانشجویی درباره پایان نامه مطالعه و شبیه سازی آنتن های تلفن همراه
ثبت سفارش
عنوان محصول
قیمت