Skip to main content
SUPERVISOR
Amir Borji,Reza Safian
امیر برجی (استاد مشاور) رضا صفیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadbagher Fereidani Samani
محمدباقر فریدنی سامانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Studying inphase reflection and surface wave supression in planar periodic structures
Electromagnetic fields behavior is determined by Maxwell equations and boundary conditions. Therefore, the electromagnetic field can be regulated by choosing the proper boundary conditions. The most common boundary condition is perfect electric conductor PEC which can be realized by good conductive materials in microwave frequency range. The other useful boundary condition is perfect magnetic conductor (PMC). Although there is no natural magnetic conductor, there are artificial magnetic conductors (AMC) which exhibit PMC-like behavior at certain frequencies. Artificial magnetic conductors are realized using periodic planar structures. These surfaces can also be engineered to suppress surface waves. They have been applied in miniaturized antennas for improving the input impedance matching, enhancing the radiation pattern, reducing the back lobes and increasing the antenna gain. They are also exploited in realizing TEM-wave guides and radar cross section reduction coatings. Unfortunately PMC-like behavior of artificial magnetic conductors occurs in a limited frequency range (AMC bandwidth). Extensive amount of research has been done to increase the bandwidth. It is also desirable for an artificial magnetic conductor to suppress surface waves at its PMC-like behavior band. Therefore, it has been tried to establish the relation between the in-phase reflection band and the surface wave suppression band ( surface wave band-gap) of the artificial magnetic conductors. In the thesis fundamental properties of in-phase reflection of artificial magnetic conductors are demonstrated and an upper limit for in-phase reflection bandwidth is proposed. The upper limit of bandwidth is validated for different structures. The simulation results show that the proposed limit can properly predict the maximum achievable bandwidth. The qualitative effects of artificial magnetic conductor structural parameters on its operating frequency are investigated for a general case. To determine the relation between reflection phase and surface wave band-gap , artificial magnetic conductor surface is modeled by equivalent surface impedance. Using the dispersion equation and reflection coefficient associated with this surface impedance, the relation between the reflection phase and the surface wave band-gap is shown and a procedure is proposed for finding the dispersion equation from the reflection data. Keywords: Artificial magnetic conductor, electromagnetic band-gap, in-phase reflection, surface wave suppression
رفتار میدان الکترومغناطیسی در یک محیط، توسط معادلات ماکسول و شرایط مرزی تعیین می‌شود. بنابراین با ایجاد شرایط مرزی مناسب می‌توان رفتار میدان را کنترل نمود. پرکاربردترین شرط مرزی، شرط رسانای الکتریکی کامل (PEC) است که در فرکانس‌های مایکروویو، می‌توان از رساناهای خوب برای ایجاد آن استفاده کرد. شرط مرزی مفید دیگر، شرط رسانای مغناطیسی کامل (PMC) است. هر چند رسانای مغناطیسی وجود ندارد ولی رسانای مغناطیسی مصنوعی (AMC) می‌تواند فرکانس‌های معینی رفتار PMC از خود نشان دهد. با استفاده از ساختارهای تناوبی مسطح می‌توان یک AMC را پیاده‌سازی نمود و همچنین این سطوح را می‌توان به گونه‌ای طراحی نمود که امواج سطحی را هدایت نکنند. از سطوح AMC برای بهبود تطبیق امپدانس ورودی، بهبود پترن تشعشی، کاهش تشعشع در پشت آنتن و افزایش بهره در آنتن‌های کوچک استفاده شده است. از AMC برای پیاده سازی موجبر شبه TEM و ساخت پوشش‌هایی برای کاهش سطح مقطع راداری اجسام نیز استفاده شده است. متاسفانه یک ساختار AMC تنها در بازه‌ی فرکانسی باریکی (پهنای باند AMC) مانند PMC رفتار می‌کند. به همین دلیل تلاش‌های بسیاری برای افزایش پهنای باند AMC انجام شده‌ است. اگر یک سطح AMC در باند بازتاب هم‌فاز خود امواج سطحی را نیز حذف کند، می‌تواند بسیار مفید باشد. به همین علت تلاش‌هایی برای یافتن ارتباط بین باند بازتابش هم‌فاز و باند توقف امواج سطحی نیز انجام شده است. در این‌ پایان‌نامه ابتدا ویژگی‌های اساسی بازتابش از سطوح AMC نشان داده می‌شوند. سپس بر اساس این ویژگی‌ها، یک «حد بالا» برای پهنای باند AMC پیشنهاد می‌شود و درستی آن برای ساختارهای مختلف بررسی می‌شود. این حد بالا پیش‌بینی خوبی از حداکثر پهنای باند قابل دست‌یابی را به دست می‌دهد. در ادامه اثر پارامترهای ساختاری AMC بر فرکانس بازتاب هم‌فاز آن نیز به صورت کیفی و توسط یک مدل عمومی مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای یافتن ارتباط بین فاز بازتابش و باند توقف امواج سطحی، ابتدا سطح AMC با یک امپدانس سطحی مناسب جایگزین می‌شود. سپس با توجه به روابط حاکم بر بازتابش و هدایت امواج سطحی، برای یک امپدانس سطحی معین، ارتباط بین فاز بازتابش و باند توقف امواج سطحی تبیین می‌گردد. همچنین روشی برای به دست آوردن معادله‌ی پاشندگی امواج سطحی از روی اطلاعات بازتابش تشریح خواهد شد. کلمات کلیدی: رسانای مغناطیسی مصنوعی، باند توقف امواج سطحی، بازتاب هم‌فاز، حذف امواج سطحی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی