Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Bakhtafrouz,Abolghasem Zeidaabadi Nezhad
احمد بخت افروز (استاد مشاور) ابوالقاسم زیدابادی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Javad Ghasemi vinche
جواد قاسمی وینچه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Analysis, Design, Simulation and Construction of a Microwave Metamaterial Inspired Small Antenna
Due to the increasing use of wireless communication devices such as cell phones and newer applications such as the Internet of Things (IOT) and smart cars, efforts to reduce the size and weight of electrical circuits, which lead to shrinkage of the entire system, are unavoidable, thus it is essential to pay attention to proper antenna design as a key part of all wireless communication systems. Since the desired characteristics of the antenna such as bandwidth and radiation efficiency are directly related to its dimensions and as the dimensions get smaller the antenna performance may be lost, therefore, there are fundamental limitations in antenna miniaturization, which is a major challenge in antenna design and forces the designer to establish a trade-off between design parameters. In this thesis, using structure called ’metamaterial iired’, which consist of a single metamaterial unit cell, an electrically small antenna in 2.4 GHz WiFi band has been designed, simulated and fabricated. The measurement results are in good agreement with theory. The structure of this antenna consists of a planar dipole antenna printed on the FR-4 substrate, which is approximately one-third the length of a half-wave dipole. By placing a specially designed parasitic element in the nearfield region of the dipole, that is, on the other side of the substrate, the whole structure acts as a resonant RLC circuit. Therefore, the impedance matching between the antenna and the source is done without an external matching circuit. Matching is also done between the antenna and the free space, i.e., the desired radiation efficiency is achieved. For this antenna, the fractional bandwidth is about 4%, the radiation efficiency is 86% and the maximum gain is about 1.2 dBi. The radiation pattern of this antenna is monopole-like and has linear polarization. Also, the ka parameter, which is a measure of the electrically small size of the antenna, is equal to 0.74 and because ka 1, it indicates that the antenna is small. Antenna with such features is suitable for various IoT applications, but with slight changes in some parameters, the desired frequency range for the intended application is obtained easily. 1-Electrically Small Antenna 2-Metamaterial 3-Metamaterial Iired 4-Nearfield Resonant Parasitic Element.
سیستم می‌شود امری اجتناب ناپذیر است. در همین زمینه توجه به طراحی آنتن مناسب به عنوان بخش جدایی ناپذیر از تمام سیستم های مخابراتی بی سیم ضروری به نظر می‌رسد. از آن جا که ویژگی های مطلوب آنتن مانند پهنای باند امپدانسی، جهت‌دهندگی و بازده تشعشعی با ابعاد آن نسبت مستقیم دارد و با کوچ شدن ابعاد ممکن است کارایی آنتن از بین برود، بنابراین محدودیت های اساسی در کوچک‌سازی آنتن وجود دارد که همین مسئله چالش بزرگی در طراحی آنتن به شمار می‌رود و طراح را ملزم به برقراری بده?بستان بین پارامترهای طراحی می‌کند. در این پایان‌نامه با استفاده از ساختارهایی موسوم به ساختارهای ’با الهام از فراماده’ که درواقع متشکل از یک سلول فراماده است، یک آنتن کوچک از لحاظ الکتریکی در باند فرکانسWiFi ?/? گیگاهرتز طراحی ، شبیه سازی و ساخته شده است. نتایج اندازه‌گیری مطابقت خوبی با تئوری دارد. ساختار این آنتن شامل یک آنتن دوقطبی مسطح چاپ شده بر زیرنهشتFR-4 است که طول آن تقریباً یک‌سوم طول یک دوقطبی معمولی (نیم طول موج) است. با قرار دادن یک عنصر پارازیتیکی با طراحی خاص در ناحیه ی میدان نزدیک این دوقطبی یعنی در لایه دیگر زیرنهشت کل ساختار در مجموع مانند یک مدارRLC تشدیدی عمل کرده و راکتانس خازن دوقطبی راخنثی می‌کند. در این حالت تطبیق امپدانس بین آنتن و منبع بدون نیاز به مدار خارجی و همچنین تطبیق بین آنتن و فضای آزاد صورت می‌پذیرد یا به عبارت دیگر بازده تشعشعی مطلوب به دست می‌آید. برای این آنتن پهنای‌باند (امپدانسی) نسبی حدود ??، بازده تشعشعی 8?? و بیشینه بهره حدود 2/? دسیبل به دست آمده است. الگوی تشعشعی این آنتن شبه تک قطبی و دارای قطبش خطی است. همچنین پارامترka که معیار کوچ بودن آنتن از لحاظ الکتریکی است، برای این آنتن برابر با 74/? است و چون کمتر از 1 می‌باشد نشان‌دهنده‌ی کوچک بودن آنتن است. آنتن با چنین ویژگی‌هایی مناسب برای کاربردهای مختلف اینترنت اشیا می‌باشد که البته با اندکی تغییر در برخی پارامترها باید بازه‌ی فرکانسی مطلوب برای کاربرد مورد نظر به دست آید. واژگان کلیدی فارسی: 1-آنتن کوچک الکتریکی 2-فراماده ?-با الهام از فراماده ?-عنصر پارازیتکی تشدیدی میدان نزدیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی