پروژه مطالعه و شبیه سازی آنتنهای موبایل

عنوان پروژه:مطالعه و شبیه سازی آنتنهای موبایل

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 68

شرح مختصر:

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]1[.

در حدود سالهای 1920 پس از آنکه لامپ تریود برای ایجاد سیگنالهای امواج پیوسته تا یک مگاهرتز بکار رفت، ساخت آنتنهای تشدیدی (با طول موج تشدید) مانند دوقطبی نیم موج امکان یافت و در فرکانسهای 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 آنتنها در مخابرات سیار و سیستمهای 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.

فهرست مطالب

فهرست اشکال

 فصل اول – مشخصات تشعشعی یک آنتن

مقدمه

تقسیم بندی نواحی اطراف یک آنتن

شدت تشعشعی آنتن

نمودارهای تشعشعی

پهنای تابه نیم توان (HPBW

[1]VSWR و پهنای باند فرکانسی یک آنتن

بهره جهتی آنتن

سمتگرایی

بازده تشعشعی آنتن

بهره یا گین آنتن (g)

امپدانس ورودی آنتن

قطبش موج

ضرییب کیفیت (Q) در مدارات تشدید سری

1- voltage standing wave ratio

 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

شکل1-7ضریب پرتو یک منبع خطی یکنواخت.. 10

شکل1-8الف)قطبشخطیافقیب)قطبشخطیقائمپ)قطبشدایرویراستگردت)قطبشدایرویچپگرد

ج) قطبشبیضویچپگردث) قطبشبیضویراستگرد......................15

 فصل دوم- آنتنهای تلفن همراه

مقدمه

آنتن کوچک چیست ؟

آنتن F معكوس و عملکرد یک آنتن تلفن همراه

آنتنهای سیمی

موقعیت آنتن در موبایل

حجم آنتن

انواع کلاسهای آنتنهای موبایل

 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

شکل2-10رابطه 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 آنتنPIFA

مقدمه

تغییرات پورت زمین [1] و تاثیر آن روی آنتن PIFA در گوشی موبایل

آنتن و پیکربندی پورت زمین

آنتن PIFA تک باند روی پورت زمین متداول و اصلاح شده

نتیجه گیری

تحلیل آنتن PIFA با استفاده از مدل های معادل

تحلیل آنتن PIFA با استفاده از مدل خط انتقال

مقایسه نتایج حاصل از مدل خط انتقال و شبیه سازی آنتن در IE3D

روش تحلیل عملکرد آنتن PIFA در این پژوهش

شبیه سازی یک آنتن مونوپل به کمک نرم افزار HFSS

مشاهده نتایج

 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 3-11نمودارVSWR آنتن طراحی شده.. 45

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

شکل 3-13نمودار 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

مقدمه

طراحی اولیه آنتن

تبدیل آنتن PIFA تک باند به دو باند

بهینه سازی آنتن طراحی شده

تغییر در ارتفاع آنتن (H)

تغییر در محل تغذیه (Y feed)

تغییر در فاصله بین دو شکاف ایجاد شده روی باند 1800MHz

تغییر در فاصله دو شکاف از منبع تغذیه با حفظ فاصله بین شکاف در باند MHz1800

جمع بندی

 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 بیندو شکاف روی باند 1800MHZ 57

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

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

شکل 4-16نمودار 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 فرکانسMHZ 900...............65

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