Skip to main content
SUPERVISOR
Abolghasem Zeidaabadi Nezhad,Amir Borji
ابوالقاسم زیدابادی نژاد (استاد مشاور) امیر برجی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ahmad Bakhtafrouz
احمد بخت افروز

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1387

TITLE

Radiation Analysis of Finite Sources in the Vicinity of Periodic Structures Using ASM and moments method
The problem of aperiodic excitation of periodic structures with periods larger than a half-wavelength is revisited. A large number of antennas and other electromagnetic wave propagation problems fall within this category. Because of the overlapped branch cuts, the conventional path deformation techniques employed in application of the array scanning method for this type of problem fail when the period is larger than a half-wavelength. A new method based on the subdivision of the integration path and using the double exponential quadrature formula is introduced to alleviate this problem and apply the array scanning method to structures with an arbitrary spatial period. To demonstrate the application of the new method and to validate the results, three important electromagnetic problems are solved using new proposed method : 1) Calculation of reflection and transmission coefficients and near fields of a frequency selective surface excited by a single electric dipole 2) Full-wave analysis of a low profile printed dipole antenna on EBG ground plane 3) Calculation of radiation pattern and input impedance of a resonant dipole embedded in 2D periodic leaky-wave structure. In all problems the Green’s function of aperiodic source in the presence of a 2D periodic structure is obtained by means of array scanning method. Numerical obtained results have excellent agreement with results of commercial softwares (FEKO and HFSS) while the proposed method shows considerable advantage in terms of computational time and memory requirement. Key Words Electromagnetic periodic structures, aperiodic source, array scanning method, 2D leaky-wave antenna, low-profile antenna.
ساختارهای متناوب الکترومغناطیسی به دلیل بروز ویژگی‌هایی فراتر از مواد طبیعی، در سال‌های اخیر مورد توجه روزافزون پژوهشگران قرار گرفته اند. از جمله می‌توان به امکان ساخت مواد مصنوعی با ضریب نفوذپذیری الکتریکی و ضریب گذردهی مغناطیسی منفی در بازه فرکانس‌های مایکروویو، ساختارهای کندکننده موج، ساختـارهای دارای بانـد توقف فرکـانسی، سطوح با امپدانس بـالا و آنتـن‌های موج نشتـی و بسیاری از موارد دیگر اشاره کرد. تحلیل الکترومغناطیسی ساختارهای متناوب اهمیت ویژه‌ای در طراحی ساختارهای مصنوعی جدید دارد. تحلیل ساختـارهای متناوب تحت تابش موج تخت رایج‌ترین تحلیل انجام گرفته در مورد این ساختارهاست. موج تخت به‌ دلیـل داشتن خاصیت تناوبی فلوکه، منجر به محدود شدن حجم محاسبات به یک سلول می‌شود. در بسیـاری از کاربردهـا، تحریک ساختـار متناوب با یک منبع محـدود غیرمتناوب که در مجاورت ساختار متناوب قرار گرفته، صورت می‌گیرد. در این موارد به علت وجود یک منبع غیرمتناوب، کل ساختار غیرمتناوب بوده و مساله به راحتی حالت موج تخت قابل حل نیست. بهترین روش تحلیل چنین مسائلی روش پویش آرایه (ASM) است. تاکنون در تمامی پژوهش‌ها در زمینه ASM، ساختار متناوبی با دوره تناوب کمتر از نصف طول موج فضای آزاد مورد بررسی قرار گرفته است. این محدودیت به خاطر این است که در محاسبه انتگرال ASM روی ناحیه بریلوئن برای پرهیز از برخورد با نقاط تکین شاخه‌ای، باید مسیر بسته انتگرال قدری از مسیر اصلی منحرف گردد. این انحـراف مسیر باید به‌گونه‌ای باشد که بریدگی شاخه‌ای را قطع نکند تا مسیر به صفحه ریمان غیرمجاز وارد نشود. با بررسی انتگرالده ASM مشاهده می‌شود که این انحراف مسیر تنها در صورتی میسر است که دوره تناوب ساختار متناوب کمتر از باشد. در بسیاری از موارد عملی دوره تناوب انتگرال‌گیری ASM بزرگتر از بوده و روش انحراف مسیر انتگرال کارایی ندارد. در این رساله با ارائه یک روش جدید به جای روش انحراف مسیر انتگرال، روش ASM به ساختارهای با دوره تناوب بزرگتر از نیـز گسترش داده شـده و بدین ترتیب مشکل محاسبه میدان الکتریکی چنین ساختارهایی مرتفع می‌گردد. روش جدید پیشنهادی مبتـنی بر تقسیم بازه اصلی انتگـرال‌گیری به چند زیربـازه و استفـاده از روش انتگرال‌گیری نمایی دوگانه در هر زیربازه می‌باشد. سپس با استفاده از روش پیشنهادی، سه مساله مهم مورد مطالعه قرار می‌گیرند : 1) میدان نزدیک الکتریکی یک FSS در اثر تحـریک با دوقـطبی الکتـریکی ایـده‌آل 2) آنتن دوقطبی نواری چاپ شده بر روی یک ساختار EBG (آنتن نازک) 3) طراحی و تحلیل آنتن موج نشتی متناوب دوبعدی با تحریک دوقطبی نواری تشدیدی و مزایای آن نسبت به دوقطبی ایده‌آل. در دو مساله عملی اخیر با ارائه روشی مبتنی بر روش ،ASM تابع گرین منبع غیر متناوب در حضور ساختار متناوب براساس تابع گرین متناوب ساختار محاسبه شده و به این ترتیب امپدانس ورودی و پرتو تشعشعی آنتن مورد نظر بدست می‌آید. نتایج عددی بدست آمده از روش ASM در هر سه مساله فوق با نتایج شبیه‌سازی نرم‌افزارهای FEKO و HFSS مقایسه گردیده و صحت، دقت و سرعت روش ارائه شده تقسیم وفقی بازه انتگرال‌گیری نشان داده می‌شود. واژه‌های کلیدی : ساختارهای متناوب الکترومغناطیسی، منبع غیرمتناوب، روش پویش آرایه، آنتن موج نشتی دوبعدی، آنتن نازک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی