طراحی آنتن فراپهن باند با رویکرد بهینه سازی بهره آنتن

نویسندگان

کارشناسی ارشد مخابرات امن

چکیده

در مقاله ارائه شده، ما به طراحی و بهینه‌سازی آنتن فراپهن باند در گستره فرکانسی 300 تا 3000 مگاهرتز پرداخته‌ایم. رویکرد ما برای طراحی، ارائه آنتن فراپهن باندی در این گستره فرکانسی می‌باشد که اولا دارای تطبیق امپدانس مناسبی در گستره فرکانسی ذکر شده باشد و ثانیا در گستره فرکانسی 900 تا 2200 مگاهرتز بهره آن بر روی محور و زوایای مجاور آن یکنواخت شود. دلیل نیاز به یکنواختی بهره در این گستره فرکانسی به این خاطر است که پالس تشعشعی توسط این آنتن بیشترین توان خود را در این بازه فرکانسی ارسال خواهد داشت و یکنواختی بهره در این بازه فرکانسی متضمن یکنواختی دامنه پالس ارسالی خواهد شد. تحلیل و شبیه‌سازی آنتن را با بکارگیری نرم افزار CST به انجام رسانده و بازخوردهای هر بار تحلیل را به بخش بهینه‌سازی-که کد نویسی آن بوسیله نرم افزار Matlab به انجام رسیده است- اعمال می‌کنیم. ساختار فیزیکی این آنتن تقریبا مانند آنتن V شکل با بازوهای صفحه‌ای می‌باشد که شیب هر یک از بازوهای این آنتن بصورت متقارن و بفرم قطعه قطعه شده دارای مقادیر مختلفی است. پس از هر بار تحلیل آنتن، شیب‌های هر یک از این قسمت‌ها طی یک فرایند بهینه‌سازی با بکارگیری روش گرادیان با رویکرد جستجوی مستقیم به فرمی تعیین خواهد شد که هم تطبیق امپدانس مناسبی داشته باشیم و هم مقدار بهره آنتن بر روی محور آنتن به عنوان شاخص اصلی طراحی، در گستره فرکانسی 900 تا 2200 مگاهرتز تاحد امکان یکنواخت گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

UWB Antenna Design Based on Gain Optimization

نویسندگان [English]

  • محسن جعفری چاشمی
  • محمد جعفری چاشمی
چکیده [English]

In the present paper an ultra-wide band antenna in frequency range of 300-3000 MHz is designed and
optimized. The main approach adopted here is the optimization of UWB antenna based on: good
impedance matching in frequency range of 300-3000 MHz and good gain flatness in frequency range of
900-2200 MHz for antenna boresigth and neighbor angles. Main reason of gain flatness requirement in
these frequency is that this restrict is guaranteed the pulse handling of antenna, without pulse distort in
these frequency range that the main power of our pulse generator is in these frequency range.
The analysis of antenna is done through finite difference time domain method with simulation at CST
Microwave studio and the optimization of antenna is done with direct search gradient method.
Physically the antenna resembles a V shape with symmetric arms whose parts slope is different. After
analyzing of antenna in each step, with applying gradient optimization method, the slope of each part of
antenna arms is calculated. The optimization is based on variation of slope of antenna arm so provided
for us the good impedance matching in frequency range of 300-3000 MHz and good gain flatness if
frequency ranges of 900-2200 MHz Also in connection of antenna input to the pulse generator we use the
balun that fabricated from coax cable, for good feeding of balanced input of antenna from unbalance
output of coax cable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gradient Optimization
  • Ultra Wide Band Antenna
  • Optimized Impedance Matching
  • Uniform Gain