بخشی از مقاله
چکیده - این مقاله به بررسی انواع آنتنهای میکرواستریپ تکالمان و آرایهای و روشهای ایجاد بهبود الگویی تشعشعی مطلوب در این آنتنها پرداخته است. این آنتنها دارای خاصیت چندرزنانسی میباشند. هدف اصلی مقاله تمرکز بر ارائه طرح جدید برای آنتنهای آرایهای با خاصیت تشعشعی در حوزهای فرکانسی WLAN میباشد که با تحلیل پارامترهای آنتن ارائه شده، قابلیت تشعشع برای این آنتن بخصوص در حوزه فرکانسی WLAN ایجاد شدهاست. نتایج شبیهسازی با استفاده از نرمافزار HFSS انجام گرفته که این نتایج با نتایج دیگرمحاسبه شده در مقالههای مرتبط مقایسه شدهاست. مقادیر پارامترهای آنتن از قبیل تلفات بازگشتی -19/46 دیبی، جهتدهی 13/058 دیبی و پهنای پرتو20 درجه با نرمافزار HFSS بدست آمده است که تمامی این نتایج نسبت به مقالات مرتبط در این حوزه بهبود یافتهاست.
-1 مقدمه
در کاربردهای مانند هواپیما، فضاپیما، ماهواره و موشک با عملکرد بالا که در آنها اندازه، وزن، هزینه، کارایی سهولت نصب و شکل ایرودینامیک محدودیت ایجاد میکنند، آنتنهای کوچک و ساده مورد نیاز هستند. در حال حاضر، کاربردهای دولتی و تجاری بسیاری مانند ارتباطات موبایل و بیسیم دارای شرایط مشابه هسنتد. برای رفع این نیازمندیها، میتوان از آنتنهای میکرواستریپ استفاده کرد.[1]
این آنتنها کوچک، قابل شکلدهی به سطوح صاف و ناصاف، ساده و ارزان برای ساخت با استفاده از فناوری مدار چاپی نوین، محکم از نظر مکانیکی وقتی بر روی سطوح سخت سوار میشوند و سازگار با طراحیهای - MMIC - 1 هستند و وقتی شکل خاص پچ و مد آن انتخاب میشود، بسیار از نظر فرکانس تشدید، پلاریزاسیون، الگو و امپدانس انعطاف پذیر هستند. همچنین با افزودن بار بین پچ و صفحه زمین مثلا دیودهای ورکتور و پین، میتوان المانهای انطباقپذیر با الگو وپلاریزاسیون، امپدانس و فرکانس تشدید متغیر طراحی کرد.
معایب عملیاتی مهم آنتنهای میکرواستریپ، راندمان پایین آنها، توان پایین، Q بالا - گاهی متجاوز از - 100 خلوص پلاریزاسیون ضعیف، عملکرد اسکن ضعیف، تشعشع تغذیه ناخواسته و پهنایباند فرکانسی بسیار باریک که معمولا تنها کسری از یک درصد یا حداکثر چند درصد است. در برخی کاربردها از قبیل سیستمهای امنیتی دولتی پهنایباندهای باریک مطلوب است .[2] اگر چه روشهای وجود دارد مانند افزایش ارتفاع زیرلایه، که میتواند برای افزایش راندمان - به اندازه 90درصد اگر امواج سطحی در نظر گرفته نشود - و پهنایباند - تا 35 درصد - استفاده شود. اگرچه، با افزایش ارتفاع، امواج سطحی پدیدار میشود که معمولا مطلوب نیستند، زیرا از توان کل موجود برای تشعشع مستقیم - امواج فضایی - توان جذب میکند.
امواج سطحی وارد زیرلایه میشوند و در کنجها و ناپیوستگیهای سطحی از قبیل برش دیالکتریک و صفحه زمین پراکنده میشوند و اثر منفی بر الگو و پلاریزاسیون آنتن میگذارد. امواج سطحی را میتوان با استفاده از حفرهها، وقتی پهنایباند بزرگ است [ 3]، ازبین برد. رویهم نهادن المانهای میکرواستریپ، همانند روشهای دیگر میتوان برای پهنایباند استفاده شود. همچنین آنتنهای میکرواستریپ در فرکانسهای خارج ازباند کاری، سطح الکترومغناطیسی بزرگی از خود نشان میدهند و از نظر فیزیکی در باند 1 - VHF - و احتمالا 2 - UHF - بزرگ هستند و در آرایههای بزرگ بین پهنایباند و حجم اسکن یک مصالحه برقرار میشود .[4]
شبکه - WLAN - 3 به نوعی از شبکه محلی اطلاق میگردد که در آن برای انتقال اطلاعات از یک نقطه به نقطهی دیگراز امواج رادیویی استفاده شود. مزیت مهم یک شبکه ی بیسیم این است که نیاز به سیمکشی ندارد و در نتیجه کاربران میتوانند در محدودهی شبکه جابهجا شوند. اینترنت بیسیم وایمکس همکنشپذیری جهانی برای دسترسی ریز موج ، پروتکل ارتباطی برای دسترسی پهن باند بیسیم برپایه استاندار مصوب است. وایمکس امکان دسترسی به اینترنت را به هر دو صورت ثابت و کاملا سیار در یک ناحیه گسترده را فراهم میآورد.
-2 طراحی آنتن
در آنتن پچ روش های برای افزایش گین میتواند وجود داشتهباشد که با تغییر ماده یا با استفاده از تغییر 4 - superstrate - امکانپذیر میباشد، اما استفاده از این نمونه ساده طراحی و تغییر پارامترهای آرایهای - patch - به عنوان یک توصیف بسیار خوب برای بهبود گین و پارامترهای اساسی این آنتن میباشد. بسیاری از کارهای که منجر به عملکردهای بهینه این نوع آنتن میگردد، با تغییر ابعاد پچ پارامترهای تشعشعی آن ار می توان بهبود بخشید. در جدول زیر مشخصات آنتن مورد بررسی نشان داده شدهاست.
-3 شبیهسازی
با استفاده از ابعاد به دستآمده آنتن تک المان پچ شبیهسازی گردیدهاست که نتایج حاصل از شبیه سازی به شرح زیر میباشد.
