اصول طراحی آنتنهای حلقوی

توضیحات : 
این فایل بصورت کامل و دارای فرمت word می باشد.



موضوع: اصول طراحی آنتنهای حلقوی 



مقدمه

فصل اول

1- آنتن حلقوی ....................................................................................9

1-1- حلقۀ کوچک ............................................................................. 9

2-1- دو قطبی مغناطیسی کوتاه . معادل یک حلقله ..................................... 13

3-1- میدانهای دور دو قطبی کوچک و دو قطبی کوتاه ...............................16

4-1- مقایسه میدانهای دور حلقه کوچک و دو قطبی کوتاه ...........................20

5-1- آنتن حلقه ای . حالت کلی ........................................................... 21

6-1- پترن های میدان دور آنتهای حلقه ای دایره ای با جریان یکنواخت .......... 26

7-1- حلقه کوچک به عنوان یک حالت خاص .......................................... 30

8-1- مقاومت تشعشع حلقه ها ............................................................... 31

9-1- خاصیت جهتی آنتهای حلقه ای دایره ای با جریان یکنواخت ................. 37

10-1- جدول فرمول های حلقه ............................................................. 39

11-1- آنتهای حلقوی مربعی ................................................................ 40

12-1- آنتهای حلقوی دایروی .............................................................. 53

13-1- حلقه ی دایروی حامل یک جریان ثابت ......................................... 61

فصل دوم

2- آنتهای حلقوی کوچک ................................................................... 65

1-2- دوگانگی ................................................................................. 66

2-2- آنتن حلقوی کوچک .................................................................. 71

فصل سوم

3- آنتهای یاگی یودا .......................................................................... 77

منابع و مأخذ ............................................................................91



مقدمه :

از آغاز تمدن بشری مخابرات اهمیت اساسی را برای جوامع انسانها داشته است . در مراحل اولیه مخابرات توسط امواج صوتی از طریق صدا صورت می گرفت . با افزایش مسافات لازم برای مخابرات ابزارهای مختلفی مانند طبلها ، بوقها و غیره ارائه شدند .

برای مسافات طولانیتر روشها و وسائل ارتباطات بصری مانند پرچمهای خبری و علائم دودی در روز و آتش در شب به کار برده شدند .

البته ابزارهای مخابراتی نوری از قسمت مرئی طیف الکترومغناطیسی استفاده میکنند. تنها در تاریخ اخیر بشر است که طیف الکترومغناطیسی خارج از ناحیه مرئی برای ارتباطات راه دور از طریق امواج رادیوئی به کار برده شده است .

آنتن رادیوئی یک قطعه اساسی در هر سیستم رادیوئی می باشد . یک آنتن رادیوئی یک ابزاری است که امکان تشعشع یا دریافت امواج رادیوئی را فراهم می سازد .

به عبارت دیگر ، یک آنتن یک موج هدایت شده روی یک خط انتقال را به یک موج فضای آزاد در حالت ارسال و برعکس در حالت دریافت تبدیل می کند . بنابراین ، اطلاعات می تواند بدون هیچ گونه ساختار و وسیله واسطه ای بین نقاط و محلهای مختلف انتقال یابد .

فرکانسهای ممکن امواج الکترومغناطیسی حامل این اطلاعات طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد .

باند فرکانسهای رادیوئی در ضمیمه ارائه شده اند . یکی از بزرگترین منابع انسان طیف الکترومغناطیسی است و آنتنها در استفاده از این منبع طبیعی نقش اساسی را ایفاء کرده اند . یک تاریخ مختصر تکنولوژی آنتنها بحثی از کاربردهای آنها ذیلاً ارائه می شود .

مبنای نظری آنتها بر معادلات ماکسول استوار است . "جیمز کلارک ماکسول" (1831 –1879 ) در سال 1864 در حضور انجمن سلطنتی انگلستان نظریه خود را ارائه داد مبنی بر اینکه نور و امواج الکترومغناطیسی پدیده های فیزیک یکسانی هستند .

همچنین پیش بینی کرد که نور و اختلالات الکترومغناطیسی را می توان بصورت امواج رونده دارای سرعت برابر توجیه کرد .

فیزیکدان آلمانی "هاینریش هرتزگ" (1857 –1897) در سال 1886 توانست صدق ادعاو پیش بینی ماکسول را مبنی بر اینکه کنشها و پدیده های الکترومغناطیسی می توانند در هوا منتشر شوند ، نشان دهد .

هرتز کشف کرد که اختلالات الکتریکی می توان توسط یک مدار ثانویه با ابعاد مناسب برای حالت تشدید و دارای یک شکاف هوا برای ایجاد جرقه آشکار کرد .

منبع اولیه اختلالات الکتریکی مورد بررسی هرتز شامل دو ورق هم صفحه بود که هر ورق با یک سیم به یک سیم پیچ القائی وصل می شد .

این اولین آنتن مشابه آنتن دو قطبی ورق خازنی مورد بحث در بخش 2-1 می باشد . هرتز آنتهای دو قطبی و حلقوی و نیز آنتهای انعکاسی سهموی استوانه ای نسبتاً پیچیده ای را دارای دو قطبیهائی در امتداد خط کانونی شان بعنوان تغذیه ساخت .

مهندس برق ایتالیایی "گوگلیلمو مارکونی"نیز یک استوانه سهموی میکروویو در طول موج 23 سانتیمتر را برای انتقال کد اولیه اش ساخت . ولی کارهای بعدیش برای حصول برد مخابراتی بهتر در طول موجهای بلندتر بود .

برای اولین مخابرات رادیوئی در ماورای اقیانوس اطلس در سال 1901 آنتن فرستنده شامل یک فرستنده جرقه ای بود که بین زمین و یک سیستم شامل 50 عدد سیم قائم متصل می شد .

سیم ها از هم باز شده و توسط یک سیم افقی متصل به دو دکل نگه داشته می شد . آنتن گیرنده توسط بالونهائی آویزان می شدند . مارکونی اهمیت مرتفع کردن آنتها را در این فرکانسهای پائین در حدود 60 کیلوهرتز درک می کرد .

فیزیکدان روسی " الکساندر پوپوف " (1859 –1905) نیز اهمیت کشف امواج رادیویی را توسط هرتز تشخیص داد و یک سال قبل از مارکونی شروع به کار و فعالیت در مورد روشهای دریافت آنها نمود .

اغلب افتخار کاربرد اولین آنتن در اولین سیستم رادیوئی را در سال 1897 برای ارسال یک سیگنال از کشتی به ساحل در مسافت سه میل به او می دهند .



در هر حال ، این مارکونی بود که رادیوی تجارتی را توسعه داده و مخابرات رادیوئی را در ماورای اقیانوس اطلس ایجاد کرد . مارکونی را می توان پدر رادیو آماتور دانست .

آنتن حلقه ای

ابتدا ، پترن میدان یک حلقۀ کوچک به نحو بسیار ، ساده ای نتیجه گیری می شود ؛ با در نظر گرفتن آنکه حلقه مربعی و دارای چهار دو قطبی خطی کوتاه است . سپس این معادلات بر اساس روش طولانی تری بر مبنای این فرض که حلقۀ کوچک معادل یک دو قطبی کوتاه مغناطیسی است ، تکمیل خواهد شد .



سرانجام ، حالت کلی آنتن حلقه ای با جریان یکنواخت برای حلقه هایی با هر اندازه عمل می شود . با وجود آنکه غالب نتیجه گیریها در مورد حلقه های دایره ای است ، دربارۀ حلقه های مربعی نیز بحث و نشان داده می شود که حلقه های دایره ای و مربعی وقتی سطح آنها کوچک باشد ، میدانهای دور یکسانی دارند و در صورتی که سطح آنها بزرگ باشد میدانهایشان مختلف خواهد بود .

آنتهای یاگی - یودا

در فصل قبل دیدیم که آنتهای آرایه ای را می تون برای افزایش ستمگرایی به کار برد. کلیه عناصر آرایه هائی که بررسی کرده ایم ، فعال هستند و یک شبکه تغذیه باید مستقیماً به هر عنصر وصل شود .

اگر تنها چند عنصر مستقیماً تغذیه شوند ، شبکه های تغذیه آرایه ها بطور قابل ملاحظه ای ساده می شود .

یک چنین آرایه موسوم به یک آرایه انگلی است . عناصری (موسوم به انگلها) که مستقیماً واداشته (تحریک) نمی شوند ، تحریک خود را توسط پیوند میدان نزدیک ناشی از عناصر واداشته دریافت می کنند .

یک آرایه خطی انگلی شامل دو قطبیهای موازی موسوم به یک آنتن یاگی یودا ، یک آرایه یاگی - یودا یا صرفاً یاگی می باشد . آنتهای یاگی - یودا به علت سادگیشان و بهره نسبتاً بالایشان متداول هستند . در این بخش اصول عملکرد و داده های طراحی را برای یاگی ها ارائه می دهیم .

تحقیقات اولیه روی آنتن یاگی - یودا توسط شینتارو یودا در دانشگاه "توهوکو"در "سندائی" ژاپن در سال 1926 انجام شد و در سالهای 1926 و 1927 به زبان ژاپنی انتشار یافت .

یودا به عنوان استاد یودا در سال 1928 تحقیقات یودا را در یک مقاله به زبان انگلیسی مرور و بررسی کرد .



واحد اصلی یک یاگی شامل سه عنصر است . برای درک اصول عمل یک یاگی سه عنصری ، یک عنصر تحریک شده (یا واداشته) را اختیار کرده و انگلهائی را به آرایه می افزاییم . 



فهرست منابع و مأخذ :



کتاب : ( آنتنها ) اصول و مبانی

مؤلف : جان دی . کراس

ترجمه : دکتر زهر امامی


کتاب : ( آنتنها ) ساختار و کاربرد

گردآوری و ترجمه : دکتر زهر امامی


کتاب : (تحلیل و طراحی آنتنها )

مؤلف : وارن ال . استتزمن

گری آ. تیل

ترجمه و تدوین : دکتر همایون عریضی

دانلود پروژه اصول طراحی آنتنهای حلقوی