آنتن و شبکه های رادیویی
پیشگفتار مقاله
از سال ۱۸۷۷ م که نخستین آنتن ساده توسط هرتز ساخته شد. نظریه طراحی آنتن ها به سرعت پیشرفت کرده است و این پیشرفت ادامه دارد، با توجه به اینکه آنتن ها جزئی از یک سیستم مخابراتی الکترونیکی هستند، بایستی تکنولوژیست ها و مهندسین برق الکترونیک در این زمینه دانش کافی داشته باشند. امید است در این مقال اندک که در زیر به اجمال عنوان فصول آن را خواهیم آورد، قدمی هر چند کوچک در این راه برداشته باشیم .
این پایان نامه از ۵ فصل تشکیل شده است. فصل اول در قالب طرح تحقیق به بررسی تاریخچه و نیز اهمیت مساله مورد تحقیق می پردازد. قابل ذکر است که اهداف ویژه تحقیق در این مساله نیز با توجه به عنوان و روش انجام این تحقیق به جای فرضیه ها و سوال های تحقیق در طرح تحقیق گنجانده شده است.
در فصل دوم به مبانی مبحث آنتن ها – انواع و پارامترهای آن پرداخته شده است . آنتن مایکروویو بوقی و مخروطی و نیز آنتن های آرایه ای از جمله آنتن های مهم مورد بحث می باشند . جهت دهندگی آنتن ، پهنای شعاع آنتن ، مقاومت پرتو افکنی آنتن ، امپدانس ورودی آنتن ، سطح موثر و طول موثر آنتن پلاریزاسیون آنتن و … نیز از جمله شاخص ترین پارامترهای آنتن می باشند که در این فصل درباره آنها سخن گفته شده است .
در فصل سوم به بحث پیرامون شبکه های کامپیوتری می پردازیم . مطالب مورد بحث در این فصل شامل توضیح مختصری در مورد سخت افزار شبکه ، نرم افزار شبکه ، پشته ی پروتکلی ۸۰۲٫۱۱ – به عنوان مهمترین شبکه ی محلی بی سیم – و نیز پشته ی پروتکلی ۸۰۲٫۱۶ – مهمترین شبکه ی بی سیم باند گسترده- می باشند .
در فصل چهارم آنتن های هوشمند و کاربرد و مزیت آنها در شبکه های بی سیم در بخش اول این فصل و نیز آنتن های آرایه فازی به طور تخصصی تر در بخش دوم این فصل مورد بحث قرار می گیرند .
فصل پنجم نیز نتیجه گیری کلی و پیشنهاد به دیگر پژوهندگان علاقه مند به این موضوع را شامل می شود . امید که مفید محضر خوانندگان محترم قرار گیرد .
والسلام علی من اتبع الهدی؛ گردآورندگان. مهر ۸۵
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
تاریخچه
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 – در مخابرات 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.
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.
پ) آنتن شلاقی : معمولی ترین آنتنی است که در عملیات تاکتیکی برای ایجاد ارتباط در ساخت های نسبتاً کوچک بکار می رود. بیشتر آنتن های شلاقی طوری طراحی شده اند که در زمانی که مورد احتیاج نیستند با فشار جزیی یک قسمت، داخل قسمت دیگر قرار می گیرند. وقتی که آنتن های شلاقی در باند فرکانسی زیاد کار می کنند، طول آن ها معمولاً کسر کوچکی از طول موج می باشد و در این حالت باید یک سیم پیچ به خاصیت القایی زیادی به کاربرده شود تا آنتن مزبور به حالت هماهنگی صحیح درآید.
ت ) آنتن لوزی ( روبیک) : این آنتن از چهار سیم ساخته شده است که به شکل لوزی متصل شده اند و موازی زمین قرار گرفته اند. با قرار دادن چرخ ها روی دکل های نگهدارنده، می توان ارتفاع آنتن را نسبت به زمین تغییر داد.منبع تغذیه در حالت فرستنده توسط خط انتقال متعادلی از یک سو به آنتن وصل می شود و مقاومت سوی دیگر را به گونه ای تنظیم می کنند که تنها موج رونده روی آنتن بوجود آید. توجه کنید که خط انتقال متعادل، خط انتقالی است که امپدانس در بازوی آن نسبت به زمین برابر باشد.در فضای آزاد حداکثر پرتو افکنی آنتن در امتداد قطر بزرگ لوزی صورت می گیرد و پلاریزسیون آن افقی است.این آنتن به علت سادگی طرح در فرستنده ها و گیرنده ها کاربرد زیادی داشته و به منظور ایجاد ارتباط در مسافت های زیاد و کار فرکانس های بالا به حد زیادی مورد استفاده قرار می گیرد.همچنین این آنتن در ارتباطات منطقه به کار می رود. زیرا در باند وسیعی به کار رفته و نصب و نگهداری آن ساده تر از آنتن های دیگر می باشد عیب اصلی آن این است که احتیاج به یک زمین وسیع دارد.
فهرست مطالب
پیشگفتار ۱
فصل اول ۳
طرح تحقیق ۳
تاریخچه مختصری در باره ی موضوع تحقیق ۴
اهمیت انجام تحقیق ۶
اهداف کلی تحقیق ۶
هدف های ویژه تحقیق ۶
روش انجام تحقیق ۷
فصل دوم ۸
مبانی آنتن انواع و پارامترهای آن ۸
۲_۱: تاریخچه ۹
۲_۲: انواع آنتن ها از نظر کاربرد ۱۱
الف) آنتن هرتز ۱۱
ب) آنتن مارکنی ۱۱
پ) آنتن شلاقی ۱۲
ت ) آنتن لوزی ( روبیک) ۱۲
ث) آنتن V معکوس ۱۲
ج) آنتن ماکروویو ۱۳
چ) آنتن آستینی ۱۶
ح) آنتن حلزونی ۱۶
ذ) آنتن های آرایه ای ARRAY ANTENNA 17
۲-۳ : پارامترهای آنتن ۱۸
نمودار پرتو افکنی آنتن ها ۱۸
دستگاه مختصات نمایش نمودار پرتو افکنی ۱۸
نمودار پرتو افکنی سه بعدی و دو بعدی ۱۹
نمودار پرتو افکنی درفضای آزاد و در مجاورت زمین ۲۲
نمودار پرتو افکنی آنتن فرستنده و گیرنده ۲۲
جهت دهندگی آنتن ها ۲۳
پهنای شعاع و پهنای شعاع نیم توان ۲۳
شعاع های فرعی آنتن ها ۲۴
مقاومت پرتو افکنی آنتن ۲۵
امپدانس ورودی آنتن ۲۵
سطح موثر یا سطح گیرنده آنتن ها ۲۶
طول موثر آنتن ۲۷
پهنای نوار فرکانس آنتن ها ۲۷
پلاریزاسیون آنتن ها ۲۸
پلاریزاسیون خطی ۲۹
پلاریزاسیون دایره ای ۳۰
پلاریزاسیون بیضوی ۳۰
ساختمان مکانیکی آنتن ها ۳۱
اندازه آنتن ۳۱
نصب آنتن ها ۳۱
خطوط انتقال و موج برها برای تغذیه آنتن ها ۳۲
رسانا و نارساناهای مورد استفاده در ساختن آنتن ها ۳۳
محافظت آنتن در برابر عوامل جوی ۳۴
فصل سوم ۳۵
شبکه های کامپیوتری شبکه های بی سیم ۳۵
۲-۱:سخت افزار شبکه ۳۶
۲-۱-۱: شبکه های ﭘخشی(broadcast network) 37
۲-۱-۲: شبکه های همتا به همتا (peer-to-peer network) 37
۲-۱-۳:شبکه های شخصی (personal area network) 37
۲-۱-۴:شبکه های محلی (local area network) 37
۲-۱-۵:شبکه شهری(Mtropolitan Area Network) 39
۲-۱-۶:شبکه گسترده (Wide Area Network) 39
۲-۱-۷:شبکه بی سیم (wireless network) 41
۲-۱-۸:شبکه شبکه ها (internetwork) 42
۲-۲: نرم افزار شبکه ۴۲
۲-۲-۱:لایه فیزیکی (Physical layer) 46
۲-۲-۲: زیر لایه نظارت بر دسترسی به رسانه انتقال ( MAC) 46
۲-۲-۳:لایه شبکه ۴۷
۲-۲-۴:لایه انتقال(Transport layer) 47
۲-۲-۵:لایه کاربرد (Application layer) 47
۲-۳: شبکه های محلی بی سیم (۸۰۲٫۱۱) ۴۸
۲-۳-۱: ﭘشته ﭘروتکل ۸۰۲٫۱۱ ۴۹
۲-۳-۲: لایه فیزیکی در ۸۰۲٫۱۱ ۴۹
۲-۴: شبکه های بی سیم باند گسترده ۵۱
۲-۴-۱: لایه فیزیکی در ۸۰۲٫۱۶ ۵۲
فصل چهارم ۵۵
آنتن های هوشمند ۵۵
بخش اول ۵۶
آنتن های هوشمند در شبکه های بی سیم ۵۶
تداخل هم کانال ۵۷
اثرات محوشدگی ۵۷
۴_الف_۱: جوانب تکنولوژی سیستم آنتن هوشمند ۶۰
۴- الف – ۲: مدلهای کانال ۶۲
۴-الف-۲-۱:مدل لی Lee s Model 62
۴-الف- ۲-۲: A Model of Discreteiy Didposed , Uniform set Of Evenly
Spread scatterers 63
۴- الف-۲-۳: مدل ماکروسل (Macro cell Model) 64
۴-الف-۲-۴: مدل باند عریض میکروسل (Macrocell Wide Band Model) 65
۳-الف-۲-۵: Gaussian Wide – sene stionary ,uncorrelated scattering
(GWSSUS)model 65
۳-الف-۲-۶: مدل زاویه دریافت گاوسی (Gaussian angle of) 66
۴-الف-۲-۷-: مدل کانال با بردار متغیر زمانی (Time –varying-vector channel model)
۴-الف-۲-۸: مدل شهری واقعی(typical urban (tu/model)) 67
۴-الف-۲-۹: مدل شهری بد(Bad urban (Bu) model) 68
۴_الف_۳:آرایه های هوشمند:آنتن و بهره های مختلف ۶۸
انواع آنتن های هوشمند ۷۰
۴-الف-۴:ردیابی وتکنیک های بیم آرایه سوئیچ شده ۷۴
۴-الف –۵: راهبردهای شکل دهی بیم ثابت ۷۵
۴- الف – ۶: پردازش آرایه از طریق شکل دهی بیم ۷۶
۴ الف ۶- ۱: الگوریتم های پایه شکل دهی سیگنال ۷۷
۴- الف-۶-۲: ترکیب های آرایه ای تنظیمی ۸۰
۴-الف –۶-۳: ترکیب آرایه پرتو سوئیچ شده ۸۱
مثال ۱-۴ ۸۵
۴-الف-۷: نکات نتیجه گیری شده ۸۸
بخش دوم ۸۹
آنتن های آرایه فازی ۸۹
۴-ب-۱:تاریخچه ۸۹
۴-ب-۲: انواع آرایه ها ۸۹
۴-ب-۲-۱: آرایه های خطی (Linear Array) 90
۴-ب-۲-۲:آرایه های مسطح (Planar Array) 90
۴-ب-۳: ویژگی های آرایه فازی ۹۲
۴-ب-۳-۱: تکنولوژی شیفت دهنده فاز ۹۲
۴-ب-۳-۲:تکنولوژی شیفت دهنده فاز دی الکتریک ولتاژ متغیر ۹۳
فصل پنجم ۹۵
نتیجه و ﭘیشنهاد ۹۶
منابع ۹۷
فهرست اشکال
شکل۲٫۱:آنتنVمعکوس ۱۲
شکل ۲٫۲ : آنتن های بوقی مستطیلی. الف- بوق قطاعی صفحه H ؛ ب – بوق قطاعی صفحه
E ؛ ج- بوق هرمی. ۱۴
شکل ۲٫۳ : الف- آنتن دو مخروطی نا محدود ؛ ب- آنتن دو مخروطی محدود ۱۵
شکل۲٫۴: الف- پرتو تشعشعی یک آنتن دو مخروطی نامحدود ؛ ب- آنتن دیسک و مخروط ۱۶
شکل ۲٫۵ : آنتن حلزونی ۱۷
شکل ۲٫۶: دستگاه مختصات کروی ۱۹
شکل۲٫۷ : نمونه نمودار پرتو افکنی سه بعدی ۲۰
شکل ۲٫۸: نمودار پرتو افکنی میدان الکتریکی یک آنتن. ۲۱
شکل۲٫۹: ترتیب آنتن ها در تعیین نمودار پرتو افکنی ۲۲
شکل ۲٫۱۰: نمودار پرتو افکنی یک آنتن عملی. ۲۴
شکل۲٫۱۱: مدار معادل آنتن از نظر پرتو و تلفات ۲۶
شکل۲٫۱۲: آنتن متصل به بار و مدار معادل تونن آن؛ الف: آنتن ب: مدار معادل ۲۶
شکل۲٫۱۳:آنتن خطی به طول ۲۷
شکل۲٫۱۴: وضعیت آنتن فرکانس ۳۰ کیلو هرتز ۳۲
شکل ۱،۳: لایه ها و پروتکل ها و واسطه ها ۴۴
شکل ۳,۲:انتقال اطلاعات در یک شبکه ۵ لایه ۴۵
شکل ۳،۳: پشته پروتکل ۸۰۲٫۱۱ ۴۹
شکل۳,۴:پشته پروتکلی۱۶,۸۰۲ ۵۱
شکل۳,۵: محیط انتقال در ۸۰۲٫۱۶٫ ۵۲
شکل ۳,۶: فریم ها و برش های زمانی در روش) TDD(Time Division Duplexing 54
شکل ۴٫۱: مدل لی (ES انتشار دهنده موثر ؛ MU: ایستگاه پایه ؛ AE عنصر آرایه) ۶۳
شکل ۴٫۲: یک مجموعه ای انتشار دهنده های یکسان که بطور یکنواخت و مجزا
از هم قرار گرفته اند.(ES: انتشار دهنده های موثر، BS: ایستگاه مرکزی) ۶۴
شکل۴٫۳: مدل میکروسل یک کانال بی سیم (BS: ایستگاه مرکزی , MU: واحد متحرک) ۶۵
شکل ۴٫۴: کانال بی سیم مدل باند عریض محیط میکروسل:
(MU, BS منطقه بیضی هستند) ۶۵
شکل ۴٫۵: مدل کانال بی سیم روی یک پرتو دلخواه از انتشار دهنده های بنا نهاده شده است.
هر انتشار دهنده یک دسته ای ازانتشار دهنده های کوچکتر است. ۶۶
شکل ۴٫۶: مدل زاویه دریافت گاوسی ویژه یک پرتو یک واحد انتشار دهنده ها:
انتشار یک سیگنال واحد اصلی است. ۶۶
شکل ۴٫۷: مدلRay leighمربوط به محیط همزیستی انتشار دهنده های محلی
(local scatterer) و انتشاردهنده های اصلی. ۶۷
شکل ۴٫۸:محیط کانال سمتی شهری بد با یک جفت از پرتوهای اولیه و ثانویه ۶۸
شکل۴٫۹: طرح ترکیبی اختلافها به صورت انتخابی بر مبنای بیشترین SNR خروجی
پایه ریزی شده است. ۶۹
شکل ۴٫۱۰: روش ترکیب بر مبنای بیشترین درصدSNR 69
شکل ۴٫۱۱: طرح ترکیب بر مبنای بهره مساوی: خروجی مطابق با جمع هم فازها
از سیگنال های شاخه آرایه می باشد. ۷۰
شکل۴٫۱۲: ترکیب آنتن هوشمند و بخشهای کنترل سیگنال مربوطه. ۷۲
شکل ۴٫۱۳: مثالی از یک ماتریس Blass: یک ساختار سه عنصره جهت
تولید سیم کناری عریض. ماتریس ۷۵
شکل ۱۴،۴: تکنیک های شکل دهی بیم؛
(a): روش پایه باند (b).DOA/los: استراتژی مشخص طراحی. ۷۷
شکل ۴٫۱۵: بیم های مستقیم برای یک آنتن هوشمند ۸۰
شکل ۴٫۱۶: ترکیب آرایه سازگار: (a) مدل Applebaum (b) مدل widrow 81
شکل ۴٫۱۷: یک پایه دو بیم ماتریس .Butler BMP#1): بیم شکل یافته با پورت ورودی#۱) ۸۲
شکل:۴٫۱۸ هیبرید چهار گانه ابتدایی ناشی از کاربرد کاربرد یکTجادویی: یک آرایه دو المانه؛
Tجادویی؛ بیم در برابر پورت های بر انگیخته شده؛و مسیر تاخیر بهبود یافته از بیم پورت ۴٫ ۸۳
شکل ۴٫۱۹:هیبرید چهارگانه تزویج شده بر مبنای راستا(الف):هیبرید تزویج شده پهلویی؛
(ب)هیبرید تزویج شده عمودی؛S:شکاف تزویج شده در فضای حائل بین دو موجبر؛
و،ML:ظرفیت منطبق شده. ۸۴
شکل ۴٫۲۰: ترکیب چهار موقعیت در پرتو قابل سوئیچ برای استفاده در
ماتریس Butlar: (ps): شیفت دهنده فاز) ۸۵
شکل۴٫۲۱ : نمایش نقش هیبریدچهارگانه در ماتریس Butler چهارالمانی:
هیبرید یک اختلاف فاز درجه را در ارسال عرضه می کند. ۸۶
شکل ۴٫۲۲:پیاده سازی آنتن هوشمند با سوئیچ قابل برنامه ریزی ۸۷
شکل ۴٫۲۳:آرایه خطی. ۹۰
شکل۴٫۲۴: آرایه فازی از نوع مسطح. ۹۱
شکل ۴٫۲۵:آرایه مسطح مستطیلی. ۹۱
شکل ۴٫۲۶:سوییچ های میکروالکترومکانیکال ۹۳
شکل ۴٫۲۷:شیفت دهنده ی فاز دی الکتریک ولتاژ متغیر ۹۳