بخشی از مقاله
خلاصه
نظریه آنتنهای فرکتالی1 را می توان پیشرفتی اساسی در رویکردهای کلاسیک ساخت و تولید آنتنها دانست . آنتنهای فرکتالی در تقابل با آنتن های کلاسیک از هندسه نااقلیدسی2 تبعیت می کنند. به عبارت دیگر به جای استفاده از ساختارهای اقلیدسی در طراحی آنتن ها می توان از هندسه فرکتالی و شیوه های شکل گیری فرکتال ها به منظور طراحی و تولید آنتن ها استفاده کرد.
تکامل و پیشرفت سیستم های رایج در طراحی و تولید آنتن ها بیش از هر چیز به مفهوم کلیدی قابلیت عملیات تعاملی سیستم وابسته است. به عبارت دیگر به منظور پیاده سازی و طراحی جنگ افزارهای الکترونیک3 و سیستم های دارای فرستنده و گیرنده فرکانسی لازم است چنین سیستم هایی در هر شرایط، مکان، زمان و با هر رابط کاربری پیش فرضی کار کنند.
.1 مقدمه
در راستای تحقیقات به عمل آمده در زمینه طراحی آنتن می توان فرکتال را سکوی پرتابی برای آنتن های نسل جدید در عرصه های نظامی ،پزشکی و ... دانست. در این طرح از تئوری قدرتمند فرکتالها برای طراحی و ساخت آنتنها استفاده شده است. بالا بردن سطح کیفی در طراحی و ساخت آنتن، کاربردها واستفاده های ویژه ای دارد.
به عنوان مثال در حوزه مخابرات برای سرویس دهی هرچه بهتر به کاربران موبایل، تلویزیون و رادیو البته با توان مصرفی،زیان و قیمت کمتر نسبت به نمونه های قبلی، در حوزه نظامی برای افزایش برد ارتباطات با توان مصرفی کمتر در زیر دریایی ، ربات پرنده ،موشک وبخصوص بالا بردن قدرت رادارها - مخصوصا رادار های چند فرکانسی - و در حوزه پزشکی با توجه به بالا رفتن قدرت گیرندگی و کم شدن تشعشع های مضر4 و هزاران کاربرد متفاوت از آنتن ها می توان از آن بهره برد.
پیشینه
همواره برای ایجاد ارتباط و جابهجایی اطلاعات از مدوله نمودن امواج الکترومغناطیسی1 استفاده میشود که مدولاسیون در مهندسی عبارت است از سوار کردن سیگنال اطلاعات - سیگنال باند پایه یا پیام - بر روی سیگنال حامل - معمولاً دارای فرکانس بالاتر - به منظور کاهش طول آنتن، افزایش برد سیگنال، بهرهوری انتقال و استفاده بهتر از پهنای باند کانال. در مدولاسیون یک یا چند پارامتر از سیگنال حامل - دامنه، فرکانس، فاز یا ... - با توجه به تغییرات سیگنال پایه تغییر داده میشوند. به طور کلی فرایند گنجاندن سیگنال حاوی اطلاعات در سیگنالی دیگر را مدولاسیون می نامند.همچنین اخذ سیگنال حاوی اطلاعات مدولاسیون نام دارد.
انواع مدولاسیون
مدولاسیون به انواع آنالوگ و دیجیتال تقسیم میشود. برای اشاره به مدولاسیونهای دیجیتال بیشتر از اصطلاح کلیدزنی استفاده میشود. در مدولاسیون سیگنال حامل - معمولا فرکانس بالا - بر اساس سیگنال پیام تغییر داده میشود. از این رو به شرح مختصری از انواع مدولاسیون پرداخته میشود:
1. مدولاسیون دامنه - : - AM سطح یا دامنه سیگنال حامل بر اساس تغییرات سیگنال پیام تغییر داده میشود.
2. مدولاسیون فرکانس - : - FMفرکانس سیگنال حامل بر اساس تغییرات سیگنال پیام تغییر داده میشود.
3. مدولاسیون فاز - : - PM فاز سیگنال حامل بر اساس تغییرات سیگنال پیام تغییر داده میشود.
4. مدولاسیون تقسیم فرکانس عمود برهم - : - OFDM پهنای باند بین چند زیرحامل که برهم عمودهستند تقسیم می شود.
روش های مدولاسیون علاوه بر آن که امکان گنجاندن اطلاعات را بر روی سیگنالی که انتشار موثرتری دارد را فراهم می کند، این امکان را نیز می دهد که چند سیگنال دارای طیف همپوشان از طریق یک کانال انتقال یابند، این مفهوم را مالتی پلکس گویند.
مدولاسیون :AM
مدولاسیون AM یکی از روشهای پخش امواج رادیویی است که تقریبا در مدتی نزدیک به2/3 ازقرن بیستم، رایجترین شیوه پخش امواج رادیویی خصوصا پخش همگانی بوده وهم اکنون نیزاستفاده وسیعی دارد. این شیوه بیشتر توسط ایستگاههای رادیویی که رویکرد پخش اخبار داشته ویا اغلب حجم مطالب مورد انتشارآنها را - صحبت کردن - تشکیل می دهد، مورد استفاده واقع می گردد .
این درحالیست که ایستگاههای رادیویی عمومی وپخش موسیقی در دهههای اخیر ازشیوه پخش FM استقبال نمودند.روش AMتا قبل از جنگ جهانی اول برای ایستگاههای رادیویی کلامی و موسیقی استفاده می شد، اما در دهه بعد از جنگ اول جهانی فعالیت این دستگاهها به اوج خود رسید. که Ac دامنه ی حامل و fc فرکانس حامل است. جهت ساده سازی توضیحات البته بدون تغییر در نتایج حاصل و یافته های بدست آمده، فاز موج حامل در رابطه ی - 1 - را صفر در نظر گرفته میشود فرض میشود m - t - یک سیگنال باند پایه است که حاوی مشخصه های پیام است.
منبع موج حامل C - t - بطور فیزیکی مستقل از منبع تولید m - t - است. مدولاسیون دامنه - AM - بعنوان رویه ای تعریف می شود که در آن دامنه ی موج حامل - C - t بطور خطی در حوالی مقدار متوسط سیگنال باند پایه ی m - t - تغییر می کند. بنابراین یک موج AM در کلی ترین فرم خود بعنوان تابعی از زمان، مانند رابطه ی زیر بیان می شود : 6 - W - $F >1+ND.P - W - @ &RV - 2 IF W - - 2 - که ka ثابتی است که حساسیت دامنه ی مدولاتور تولید کننده ی S - t - خوانده می شود. معمولاً دامنه ی حامل Ac و دامنه ی سیگنال پیام m - t - بر حسب ولت اندازه گیری می شوند که در این صورت ka بر حسب معکوس ولت اندازه گیری می شود.
مدولاسیون : FM
نخستین ایستگاه رادیو پخش همگانی FM در سال 1937 با مجوز کمیته ملی ارتباطات آمریکا - - FCC ، با علامت - W1xoj - آغاز به کار کرد. در آن زمان رادیوهای FM هنوز در محدوده فرکانسی 42 تا50 مگاهرتزکار میکردند، که پس ازجنگ جهانی دوم، کمیته در 27 ژوئن 1945،گستره فرکانسی FM را به 88 الی MHZ 106 تغییر داد. این تغییر به منظور جلوگیری ازتداخلهای رادیویی و همچنین افزایش ظرفیت کانالها انجام شد. به علاوه این تغییر، باعث تحمیل هزینههای زیادی به ایستگاههای پخش FMبه علت تعویض تجهیزات قدیمی خود با تجهیزات پخش بر روی باندجدید FMشد .
در کشور ما ایستگاههای رادیویی پخش همگانی FM در محدوده فرکانسی 88 الی 108مگاهرتز یعنی با گستردهای برابر 20 مگاهرتز کار میکنند. این گستره تقریبا به 100 کانال تقسیم شده است، هر کانال با گسترهای برابر.MHz 0/2 برای دریافت امواج FM میبایست از یک گیرنده FMاستفاده نمود و برای شنیدن هر کانال باید گیرنده را دقیقا بر روی فرکانس مرکزی هر کانال تنظیم کرد .
برای مثال بالاترین کانال پهنایی برابر 107/ 8 مگا هرتز الی MHz 108را در بر میگیرد، بنابراین بسامد مرکزی آن107/ 9 مگا هرتز است .ایستگاههای پخش همگانی FM در کشورهای مختلف از توان خروجی بسیار بالایی درحد 100 کیلو وات ویا حتی بیشتر استفاده میشود با چنین توانی امواج رادیویی تا فواصل 160کیلومتری از ایستگاه فرستنده بخوبی قابل دریافت و شنیدن هستند. توان خروجی برخی از ایستگاهها حتی تا 300 یا 500 کیلو وات نیز افزایش مییابد.
مدولاسیون خطی:
در کلی ترین حالت، مدولاسیون خطی توسط رابطه ی زیر تعریف می شود 6 - W - 6, - W - . &RV - 2 IF W - - 64 - W - . 6LQ - 2 IF W - - 1 - که SI - t - مولفه ی هم فاز موج مدوله شده ی S - t - و SQ - t - مولفه ی ربعی2 آن است. رابطه ی - 1 - نمایش استاندارد سیگنال باند باریک است. در مدولاسیون خطی SI - t - و - SQ - t سیگنالهای پائین گذری هستند که بطور خطی به سیگنال پیام m - t - وابسته هستند.
