معرفی انواع آنتن (پارامترها و کاربرد)
تحقیق ۲۰۷۵ : معرفی انواع آنتن (پارامترها و کاربرد)
فصل اول :
طرح تحقیق
تاریخچه مختصری در باره ی موضوع تحقیق:
همانطور که می دانید عنوان شبکه در برگیرنده مفهومی وسیع است که شبکه چاه های آب روستایی ( قنات ها)، شبکه ی نهرها و کانال های آبیاری مزارع، شبکه آب و فاضلاب شهری، شبکه گاز شهری، شبکه پدافند هوایی و نیز شبکه های کامپیوتری هر کدام به نحوی تداعی کننده مفهوم کلی این کلمه می باشند.
البته واضح است که با توجه به پیشرفت چشمگیر کامپیوتر و تکنولوژی های وابسته به آن (جمع آوری، پردازش و توزیع اطلاعات) در دنیای امروز، شبکه های کامپیوتری در تمامی مفاهیم که از شبکه عنوان شد، وارد شده اند، و نرم افزار های کامپیوتری کارهای مدیریت، نظارت و کنترل کلیه شبکه های یاد شده را به عهده گرفته اند. پیوند فرخنده کامپیوتر و مخابرات اتفاقی بود که هر دو صنعت را دچار تحولات عظیم کرد. اکنون دیگر مفهوم اتاقی با یک کامپیوتر بزرگ به نام « مرکز کامپیوتر» که افراد کارهایشان را به آنجا می آورند، به کلی منسوخ شده است. مدل قدیمی کامپیوتر بزرگی که تمام کارهای محاسباتی سازمان را انجام می دهد، اکنون جای خود را به تعداد زیادی کامپیوتر کوچک متصل به هم داده است. به این سیستم ها شبکه های کامپیوتری (computer netwoks) گفته می شود.
دو کامپیوتر وقتی « به هم متصل اند» که بتوانند با یکدیگر اطلاعات رد و بدل کنند. الزامی نیست که این اتصال از طریق سیم های مسی باشد، فیبرهای نوری، امواج مایکروویو، مادون قرمزو ماهواره های مخابراتی هم می توانند عامل این ارتباط باشند.
در اینجا پس از طرح مساله شبکه های بی سیم، مهمترین مساله بررسی آنتن های قابل استفاده در این شبکه ها می باشد، که در ابتدا لازم می دانیم تاریخچه مختصری از پیدایش آنتن را نیز در اختیار خوانندگان محترم قرار دهیم.
مبنای نظری آنتن ها بر معادلات ماکسول استوار است. جیمز کلارک ماکسول (۱۸۳۱-۱۸۷۹) در سال ۱۸۶۴ در حضور انجمن سلطنتی انگلستان نظریه خود را ارائه داد؛ مبنی بر اینکه نور و امواج الکترو مغناطیسی پدیده های فیزیکی یکسانی دارند. همچنین پیش بینی کرد که نور و اختلالات الکترو مغناطیسی را می توان به صورت امواج رونده دارای سرعت برابر توجیه کرد. در سال ۱۸۸۲ فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز (۱۸۹۴-۱۸۷۵) با افزایش تحقیقات در این زمینه ادعای ماکسول را در عمل اثبات کرد و نشان داد که امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می شود. هرتز، آنتن هایی از نوع دو قطبی و سهموی را نیز ساخت. مهندس برق ایتالیایی مارکونی (۱۹۳۷-۱۸۷۴) نیز یک آنتن استوانه میکروویو در طول موج ۲۳ سانتی متری را ساخت، ولی کارهای بعدیش برای حصول برد مخابراتی بهتر در طول موج های بلند تر بود. فیزیکدان روسی الکساندر پوپوف (۱۸۹۵-۱۹۰۵) نیز اهمیت کشف امواج رادیویی را توسط هرتز تشخیص داد و یک سال بعد، قبل از مارکونی شروع به فعالیت کرد. اغلب افتخار کاربرد اولین آنتن در اولین سیستم رادیویی را در سال ۱۸۷۹ برای ارسال سیگنال از کشتی به ساحل در مسافت ۳مایل به او می دهند. در هر حال این مارکونی بود که رادیوی تجارتی را توسعه داد و مخابرات رادیویی را در ماورای اقیانوس اطلس ایجاد کرد. مارکونی را پدر رادیوی آماتور می شناسند. لازمه ارتباط در این سال ها با آنتن محدود به وجود مولدهای سیگنال بود. ساخت مولدهای سیگنال کلایسترونی و مگنترونی ( در حدود یک گیگا هرتز ) باعث شد که آنتن های بوقی توسعه یابند. در طول جنگ جهانی دوم اولین کوشش ها جهت توسعه آنتن های مدرن برای رادار انجام گرفت، و هم اکنون آنتن های پیشرفته ای جهت ارتباط مایکروویوی و راداری ساخته می شوند. که آنتن های آرایه فازی از جمله ی این آنتن ها می باشند. که در فصول آتی به آنها خواهیم پرداخت.
اهمیت انجام تحقیق:
با توجه به پیشرفت روز افزون تکنولوژی ارتباطات و البته ارتباطات بی سیم، درجه اهمیت شبکه ها، به ویژه شبکه های بی سیم برای عموم و البته دانشگاهیان پر واضح است. اما مطلب مورد بحث درباره اهمیت انجام این تحقیق، میزان کارایی نتیجه این پژوهش در مسیر رشد و تعالی نیروی هوایی ارتش جمهوری اسلامی ایران است، که در این مقال بایستی به آن پرداخته شود.
همانطور که می دانید شبکه پدافند هوایی کشور C3 از زمان شهید بزرگوارسر لشکر منصور ستاری در مسیر تمرکز و هماهنگی بهینه و در واقع نهادینه کردن سیستم C4I و ورود کامپیوتر به این عرصه، قرار گرفته است. در این راستا بر آن شدیم، که با مطالعه در مورد شبکه های کامپیوتری و ملزومات آنها بستری جهت آمادگی هر چه بیشتر خود و نیز خوانندگان محترم فراهم آوریم؛ که به توسعه و پیشرفت در شبکه پدافند هوایی کشور در آتیه نزدیک انجامد. (ان شاء ا… ) زیرا که معتقدیم دست یابی به هر تکنولوژی و پیشرفت در آن، منوط به شناخت پایه ای و بنیادی آن تکنولوژی می باشد. در این بین با توجه به گستردگی قلمرو فضایی کشور و مخارج عظیم ارتباطات باسیم، تکنولوژی شبکه های بی سیم از ملزومات این امر به نظر می رسد؛ که ما سعی کرده ایم به معرفی آنها بپردازیم امید که مقبول حق و مطلوب نظر خوانندگان قرار گیرد.
اهداف کلی تحقیق :
فراهم نمودن زمینه و استعداد بالقوه در مسیر توسعه شبکه پدافند هوایی کشور، به عنوان یک شبکه بی سیم کارا، بزرگ و متمرکز از طریق ایجاد آمادگی علمی بنیادی درمورد شبکه های بی سیم و آنتن های مورد استفاده در آنها در میان پرسنل آینده پدافند هوایی ارتش جمهوری اسلامی ایران.
هدف های ویژه تحقیق :
شناخت کلی شبکه های کامپیوتری و به ویژه شبکه های بی سیم.
شناخت انواع روش های مدولاسیون جهت تهیه سیستم های ارتباطی لازم برای طراحی یک شبکه بی سیم بزرگ و ممترکز.
شناخت آنتن و انواع آن.
شناخت آنتن های هوشمند و مزیت بکار گیری آن ها در شبکه های بی سیم.
روش انجام تحقیق :
با توجه به اینکه در این پایان نامه به شناخت کلی شبکه های بی سیم و نیز تجزیه وتحلیل ملزومات آنها از جمله آنتن های قابل استفاده در آنها پرداخته شده است، برای انجام این تحقیق از روش موردی و زمینه ای بهره گرفته شده است؛ که نتیجه می گیریم این تحقیق در سطحی میانی از لحاظ سطح بندی تحقیقات، قرار گرفته است و دیدی بین حال نگر و آینده نگر از نظر زمانی،بر مساله دارد.
جامعه آماری در این مسیر اساتید محترم دانشکده مهندسی کنترل و نیز دانشکده مهندسی برق بوده اند. محیط پژوهش کتابخانه دانشکده های برق و کامپیوتر و نیز کتابخانه دانشکده برق دانشگاه صنعتی امیر کبیر و نیز کتابخانه مرکزی دانشگاه های صنعتی شریف و تربیت مدرس بوده است.
روش گردآوری اطلاعات نیز بر پایه ترجمه متون انگلیسی از کتاب های جدید منتشر شده در این زمینه و نیز نمونه برداری از میان پایان نامه های دانشجویان دانشگاه های یادشده بوده است.
فصل دوم :
مبانی آنتن
انواع و پارامترهای آن
از آغاز تمدن بشری مخابرات اهمیت اساسی را برای جوامع انسانها داشته است. که در مراحل ابتدایی مخابرات توسط امواج صوتی از طریق صدا صورت گرفت. و سپس در مسافت طولانی تر از ابزارهای مخابراتی نوری که از قسمت مرئی طیف الکترومغناطیسی است، استفاده شده و تنها در تاریخ اخیر بشر است که طیف الکترومغناطیسی خارج از ناحیه مرئی برای ارتباطات راه دور از طریق امواج رادیویی به کار برده شده است.
آنتن رادیویی یک قطعه اساسی در هر سیستم رادیویی می باشد. یک آنتن رادیویی یک ابزاری است که امکان تشعشع یا دریافت امواج رادیویی را فراهم می سازد.
همانطوری که می دانیم یکی از بزرگترین منابع انسان طیف الکترومغناطیسی است و آنتن ها دراستفاده ازاین منبع طبیعی نقش اساسی را ایفا کرده اند.حال تاریخچه مختصری از تکنولوژی آنتن ها و بعضی از کاربردهای آنها در زیر ارائه می شود:
مبنای نظریه آنتن ها بر معادلات ماکسول استوار است. جیمزکلارک ماکسول (۱۸۳۱-۱۸۹۷) در سال ۱۸۶۴ در حضور انجمن سلطنتی انگلستان نظریه خود را مبنی بر اینکه نور و امواج الکترو مغناطیسی پدیده های فیزیکی یکسانی هستند ارائه داد.فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز ( ۱۸۵۷- ۱۸۹۷) در سال ۱۸۸۶ توانست صدق ادعا و پیش بینی ماکسول را مبنی بر اینکه کنش ها و پدیده های الکترو مغناطیسی می توانند در هوا منتشر شوند را نشان دهد و همچنین وی آنتن های دو قطبی و حلقوی و نیز آنتن های سهموی استوانه ای پیچیده ای را که دارای دو قطبی هایی در امتداد خط کانونی شان بودندرا بعنوان تغذیه ساخت.مهندس برق ایتالیایی( گوگلیمو مارکونی ) فیزیک استوانه سهمی میکروویودر طول موج ۲۳ سانتی متر را برای انتقال اولیه اش ساخت، ولی کارهای بعدیش برای حصول برد مخابراتی بهتر در طول موج های بلندتر بود. برای اولین بار در مخابرات رادیویی در ماورای اقیانوس اطلس در سال ۱۹۰۱، آنتن فرستنده شامل یک فرستنده جرقه ای بود که بین زمین و یک سیستم شامل ۵۰ عدد سیم قائم متصل می شود.فیزیکدان انگلیسی «الکساندر پوپوف » ( ۱۹۵۹-۱۹۰۵) نیز اهمیت کشف امواج رادیویی را درسال۱۸۹۷برای ارسال یک سیگنال از کشتی به ساحل درمسافت ۳ مایل نشان داد. در هر حال این مارکونی بود که رادیوی تجارتی را توسعه داده و می توان او را پدر رادیوی آماتور دانست.
پس از سال ۱۹۲۰، با استفاده از مولدهای سیگنال مانند لامپ « تریود دوفارست »، ساخت آنتن های تشدید مانند دو قطبی نیم موج امکان یافت. قبل از جنگ دوم جهانی مولدهای سیگنال مگنترون و کلایسترون میکروویو( در حدود۱ گیگا هرتز) همراه با موج های تو خالی اختراع و توسعه یافتند. این تحولات منجر به ابداع و ساخت آنتن های بوقی شد.در خلال جنگ جهانی دوم یک فعالیت وسیع طراحی، و توسعه برای ساخت سیستم های رادار منجر به ابداع انواع مختلف آنتن های بشقابی، عدسی های آرایه ای شکافی موج بری شد. حال با توجه به این مقدمه عوامل مختلفی را که در انتخاب بین خطوط انتقال یا آنتن ها دخالت دارند بیان می کنیم.بطور کلی خطوط انتقال در فرکانس های پایین و فواصل کوتاه عملی هستند، فرکانس های بالا اغلب به علت پهنای باند موجود بکار می روند. با افزایش فواصل و فرکانس ها تلفات سیگنالی و هزینه های کاربردی خطوط انتقال بیشتر می شود ودرنتیجه استفاده از آنتن ها ارجحیت می یابد.
بطور کلی تعدادی از موارد استفاده آنتن ها بدین صورت می باشد :
الف – درمخابرات رادیو سیار شامل هواپیماها، فضاپیماها، کشتی ها یا خودروهای زمینی بکار برد.
ب – کاربرد آنتن ها در سیستم های رادیویی سخن پراکندگی مانند رادیوی خودروی متحرک سیار و کاربردهای غیر سخن پراکنی مانند سیستم های رادیو سیار ( مانند پلیس، آتش نشانی، امداد،…) و رادیو آماتور.
ج – استفاده از تکنولوژی رادیویی بجای استفاده از خطوط انتقال.
بعنوان مثال در آمریکا بیشتر از نصف مکالمات تلفنی دور ( بین شهری) توسط ارتباطات رادیویی میکروویو انجام می گیرد. و با توجه به اینکه هر سال هزینه های دستگاه های رادیویی کاهش یافته و اطمینان پذیری آنها بهبود می یابد، کاربردهای سیستم های رادیویی ارجحیت می یابد.
۲_۲: انواع آنتن ها از نظر کاربرد :
آنتن ها از نظر ساختار و نوع کاربرد به انواع مختلفی تقسیم می شوند،که درذیل به تعدادی از آنها اشاره می شود
الف) آنتن هرتز : آنتن هرتز در فاصله ای بالا واقع شده و ممکن است بطور افقی یا عمودی باشد و برای فرکانس های زیاد به کار می رود.
ب) آنتن مارکنی : در این نوع آنتن، انتهای پایین مولد به زمین متصل است و سطح زمین بجای صحفه هادی
به کار می رود. طرز توزیع جریان و ولتاژ برای فرکانس اصلی، چهل برابر طول آنتن می باشد و این آنتن برای فرکانس های کم مورد استفاده قرار می گیرد.آنتن مارکنی در بعضی موارد ممکن است برای فرکانس های بالا به کار رود، مثل آنتن های ارتباطی هواپیما که در این حالت بدنه هواپیما بجای زمین عمل می کند…..
فهرست دیگر مطالب موجود :
آنتن شلاقی
آنتن لوزی ( روبیک)
آنتن V معکوس
آنتن ماکروویو
آنتن آستینی
آنتن حلزونی
آنتن های آرایه ای ARRAY ANTENNA
پارامترهای آنتن
نمودار پرتو افکنی آنتن ها
دستگاه مختصات نمایش نمودار پرتو افکنی
نمودار پرتو افکنی سه بعدی و دو بعدی
نمودار پرتو افکنی درفضای آزاد و در مجاورت زمین
نمودار پرتو افکنی آنتن فرستنده و گیرنده
جهت دهندگی آنتن ها
پهنای شعاع و پهنای شعاع نیم توان
شعاع های فرعی آنتن ها
مقاومت پرتو افکنی آنتن
امپدانس ورودی آنتن
سطح موثر یا سطح گیرنده آنتن ها
طول موثر آنتن
پهنای نوار فرکانس آنتن ها
پلاریزاسیون آنتن ها
پلاریزاسیون خطی
پلاریزاسیون دایره ای
پلاریزاسیون بیضوی
ساختمان مکانیکی آنتن ها
اندازه آنتن
نصب آنتن ها
خطوط انتقال و موج برها برای تغذیه آنتن ها
رسانا و نارساناهای مورد استفاده در ساختن آنتن ها
محافظت آنتن در برابر عوامل جوی
فصل سوم
شبکه های کامپیوتری شبکه های بی سیم
سخت افزار شبکه
شبکه های ﭘخشی(broadcast network)
شبکه های همتا به همتا (peer-to-peer network)
شبکه های شخصی (personal area network)
شبکه های محلی (local area network)
شبکه شهری(Mtropolitan Area Network)
شبکه گسترده (Wide Area Network)
شبکه بی سیم (wireless network)
شبکه شبکه ها (internetwork)
نرم افزار شبکه
لایه فیزیکی (Physical layer)
زیر لایه نظارت بر دسترسی به رسانه انتقال ( MAC)
لایه شبکه
لایه انتقال(Transport layer)
لایه کاربرد (Application layer)
شبکه های محلی بی سیم (۸۰۲٫۱۱)
ﭘشته ﭘروتکل ۸۰۲٫۱۱
لایه فیزیکی در ۸۰۲٫۱۱
شبکه های بی سیم باند گسترده
لایه فیزیکی در ۸۰۲٫۱۶
فصل چهارم
آنتن های هوشمند
بخش اول
آنتن های هوشمند در شبکه های بی سیم
تداخل هم کانال
اثرات محوشدگی
جوانب تکنولوژی سیستم آنتن هوشمند
مدلهای کانال
مدل لی Lee s Model
A Model of Discreteiy Didposed , Uniform set Of Evenly Spread scatterers
مدل ماکروسل (Macro cell Model)
مدل باند عریض میکروسل (Macrocell Wide Band Model)
Gaussian Wide – sene stionary ,uncorrelated scattering (GWSSUS) model
مدل زاویه دریافت گاوسی (Gaussian angle of)
مدل کانال با بردار متغیر زمانی (Time –varying-vector channel model)
مدل شهری واقعی(typical urban (tu/model))
مدل شهری بد(Bad urban (Bu) model)
آرایه های هوشمند:آنتن و بهره های مختلف
انواع آنتن های هوشمند
ردیابی وتکنیک های بیم آرایه سوئیچ شده
راهبردهای شکل دهی بیم ثابت
پردازش آرایه از طریق شکل دهی بیم
الگوریتم های پایه شکل دهی سیگنال
ترکیب های آرایه ای تنظیمی
ترکیب آرایه پرتو سوئیچ شده
نکات نتیجه گیری شده
بخش دوم
آنتن های آرایه فازی
تاریخچه
انواع آرایه ها
آرایه های خطی (Linear Array)
آرایه های مسطح (Planar Array)
ویژگی های آرایه فازی
تکنولوژی شیفت دهنده فاز
تکنولوژی شیفت دهنده فاز دی الکتریک ولتاژ متغیر
دانلود فایل ورد….
در صورت سوال در مورد محصول می توانید از بخش تماس با ما (منوی بالا)، با شماره تلفن مورد نظر مکاتبه نمایید .
مجموعه: پروژه های تحقیقاتی