Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Madahali
محسن مداح علی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Taghizadeh Kejani
مهدی تقی زاده کجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Design, Simulation and Fabrication of a Frequency Selective Surface for Angle Stability on the Wide Bandwidth at the X-Band With TE and TM Polarization
Frequency selective surfaces are one of the examples of periodic structures that have various applications in military and industry fields in recent decades. For example radome put on antennas and radars, uses as filter for inappropriate signals. In general, these surfaces are in two types: dipole and slot that their frequency response are band-stop and band-pass respectively. However, they are used as absorber, polarizer, reflector and etc in other designs. A lot of factors affects how frequency selective surfaces work, including these factors can be mentioned the element shape, dielectric materials and thickness, the cell size, the grid in which the cell is and etc. Because of different effects of these factors on frequency selective surfaces, each is considered individually in designing process. Like other structures, frequency selective surfaces have some limitations that some of the most important ones are bandwidth, dimensions, resonant frequency and bandwidth stability under variations of incident angle and polarization and grating lobe frequency. In these years, frequency selective surfaces designers have been trying to improve and eliminate these limitations and use these surfaces in other industries. Methods used to improve their performance like adding active and lumped elements, cell miniaturization, three dimensional frequency selective surfaces and etc, have lessened some of aforementioned limitations partly. But each of these methods has lessened one or two of these limitations and in some cases they have made some new problems. In this research a new method has been presented to design frequency selective surfaces. In this method in order to design band-pass filters, non-resonant elements and dipole shape of frequency selective surfaces are used instead of slot shape. The most important advantage of the method is to increase bandwidth stability to incident angle which has been one of basic limitations of frequency selective surfaces. Therefore, two kinds of these frequency selective surfaces are designed that in the first case using square element, the bandwidth is obtained 12.71GHz at the center frequency 12.24GHz and the angle is stable up to 60° for both parallel and perpendicular polarizations. Although in this design grating lobe frequency is close to pass band. In the second design using triangle element and putting it in brick grid, in addition to the bandwidth stability up to angle of 70° for both polarizations, grating lobe frequency has been noticeably increased. To compare and better understand the frequency response, we achieved equivalent circuit and the response is compared with simulation results. Moreover rectangular waveguide system is designed and made and by putting the structure in it, the measurement curve is obtained. frequency selective surfaces, bandwidth, angle and polarization stability, grating lobe
سطوح انتخابگر فرکانسی یکی از نمونه‌های صفحات متناوب هستند که در چند دهه? اخیر کاربردهای مختلفی در زمینه‌های نظامی و صنعتی داشته‌اند. به عنوان مثال در پوشانه که بر روی آنتن‌ها و رادارها قرار می‌گیرد از این ساختار به عنوان یک فیلتر برای سیگنال‌های نامطلوب استفاده می‌شود. در حالت کلی این سطوح به دو شکل دوقطبی و شکاف وجود دارند که به‌ترتیب پاسخ فرکانسی آنها فیلتر میان‌نگذر و میان‌گذر می‌باشد. اگرچه در طراحی‌های دیگر از آنها برای جاذب، قطبنده، بازتابنده و غیره استفاده می‌شود. عوامل مختلفی بر عملکرد سطوح انتخابگر فرکانسی تأثیر گذار می‌باشد، از جمله? این عوامل می‌توان به شکل عنصر، جنس و ضخامت عایق، اندازه? سلول، شبکه‌ای که در آن سلول قرار می‌گیرد و غیره اشاره نمود. به علت تأثیرات مختلف این عوامل بر سطوح انتخابگر فرکانسی، هر کدام از آنها به طور جداگانه در روند طراحی مورد توجه قرار می‌‌گیرند. همانند دیگر ساختار‌ها، سطوح انتخابگر فرکانسی دارای محدودیت‌هایی هستند که از مهمترین آنها پهنای‌باند، ابعاد، پایداری فرکانس تشدید و پهنای‌باند نسبت به تغییرات زاویه? تابش و قطبش و فرکانس گلبرگ توری می‌باشند. در طول این سال‌ها طراحان سطوح انتخابگر فرکانسی به دنبال بهبود و رفع این محدودیت‌ها و همچنین استفاده از این سطوح در صنایع دیگر بوده‌اند. روش‌های استفاده شده برای بهبود عملکرد آنها مانند اضافه‌کردن عنصرهای فعال و غیرفعال، کوچک‌سازی سلول، سطوح انتخابگر فرکانسی سه بعدی و غیره، تا حدودی محدودیت‌های ذکر شده را کاهش داده‌اند. اما هر کدام از این روش‌ها یک یا دو مورد از محدودیت‌ها را کاهش داده‌اند و در برخی از مواقع خود مشکلات جدیدی ایجاد می‌کنند. \\\\در این پایان‌نامه روش جدیدی برای طراحی سطوح انتخابگر فرکانسی ارائه شده است. در این روش به منظور طراحی فیلترهای میان‌گذر، از عنصرهای بدون تشدید و شکل دوقطبی سطوح انتخابگر فرکانسی به جای شکل شکاف، استفاده شده است. مزیت مهم این روش افزایش پایداری پهنای‌باند نسبت به تغییرات زاویه? تابش است که همواره یکی از محدودیت ‌های اساسی سطوح انتخابگر فرکانسی می‌باشد. به همین منظور دو نوع از این سطوح انتخابگر فرکانسی طراحی شده که در نمونه? اول با استفاده از عنصر مربعی، پهنای‌باندی 12/71GHz در فرکانس مرکزی 12/24GHz به دست آمده است و تا زاویه? 60 برای هر دو قطبش موازی و عمودی پایدار می‌باشد. اگرچه در این طراحی فرکانس گلبرگ توری به باند عبور نزدیک می‌باشد. در طراحی دوم با استفاده از عنصر مثلثی و قرار دادن آن در شبکه? آجری علاوه بر پایداری پهنای باند تا زاویه? 70 در هر دو قطبش، فرکانس گلبرگ توری به میزان قابل توجهی افزایش پیدا کرده است. برای مقایسه و درک بهتر پاسخ فرکانسی، برای طرح مربعی مدار معادل آن را بدست آورده‌ایم و پاسخ آن با نتایج شبیه‌سازی مقایسه شده است. همچنین سیستم اندازه‌گیری موجبر مستطیلی طراحی و ساخته شده و با قرار دادن ساختار در آن منحنی اندازه‌گیری به دست آمده است. 1-سطوح انتخابگر فرکانسی، 2-پهنای‌باند، 3-پایداری زاویه‌ای و قطبش، 4-گلبرگ توری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی