پاورپوینت ارزیابی و شبیه سازی آنتنهای موبایل

به نام خدا
ارزیابی و شبیه سازی آنتنهای موبایل

فهرست
فصل اول – مشخصات تشعشعی یک آنتن
فصل دوم- آنتن های تلفن همراه
فصل سوم – توصیف کیفی و تحلیل عملکرد آنتن PIFA
فصل چهارم – نحوه طراحی آنتن PIFA در این تحقیق

فصل 1- مشخصات تشعشعی یک آنتن
تقسیم بندی نواحی اطراف یک آنتن
شدت تشعشعی آنتن
نمودارهای تشعشعی
پهنای تابه نیم توان (HPBW)
VSWR و پهنای باند فرکانسی یک آنتن
بهره جهتی آنتن
سمتگرایی
بازده تشعشعی آنتن
بهره یا گین آنتن (g)
امپدانس ورودی آنتن
قطبش موج

فصل 2- آنتن های تلفن همراه
انواع آنتنهای موبایل
آنتنهای سیمی و روند تکاملی آنتن PIFA
یک روش ساده برای بهبود پهنای باند آنتن با حجم ثابت

13
12
14

فصل 3- توصیف کیفی و تحلیل عملکرد آنتن PIFA
آنتن و پیکربندی پورت زمین
تحلیل آنتن PIFA با استفاده از مدل خط انتقال
روش تحلیل عملکرد آنتن PIFA در این پژوهش
شبیه سازی یک آنتن مونوپل به کمک نرم افزار HFSS
15
18
24
16

فصل 4- نحوه طراحی آنتن PIFA در این تحقیق
مقدمه
طراحی اولیه آنتن
تبدیل آنتن PIFA تک باند به دو باند
بهینه سازی آنتن طراحی شده
اثر حضور باطری در مشخصات تشعشعی آنتن
25
26
35
39
49
پایان

– توان تشعشع شده از یک آنتن در واحد زاویه فضایی، شدت تشعشعی U (وات بر استرادیان) خوانده میشود .
– با حرکت یک آنتن کاوشگردر یک فاصله ثابت حول یک آنتن آزمون می توان نمودار تشعشعی را بصورت یک تابع مختصات زاویه اندازه گیری کرد. هر نمودار تشعشعی در صفحات ثابت موسوم به یک نمودار تشعشعی صفحه E است زیرا بردار الکتریکی کاملا در آن قرار دارد. نمودار تشعشی در یک صفحه عمود بر صفحه E که از وسط دوقطبی آزمون می گذرد (صفحه xy) موسوم به نمودار تشعشعی صفحه H است، زیرا بردار میدان مغناطیسی کاملا در آن جای دارد .

HPBW بصورت فاصله زاویه ای بین دو نقطه روی تابه اصلی
در پرتو توان بوده که اندازه توان نصف حداکثر اندازه آن است.

نسبت موج ساکن ولتاژدر طول خط انتقال، بصورت نسبت ماکزیمم دامنه ولتاژ به می نیمم دامنه ولتاژ در خط vswr نام دارد.
بهره جهتی به صورت نسبت شدت تشعشع در یک جهت معین به شدت تشعشع متوسط تعریف میشود.

سمتگرایی بسادگی به صورت حداکثر اندازه بهره جهتی تعریف میشود
بازده تشعشعی آنتن
نسبت توان تشعشع کل به توان ورودی کل است که تلفات درون ساختار آنتن را شامل میگردد.

امپدانس ورودی آنتن عددی است مختلط که دو جزء حقیقی و موهومیدارد

قطبش موج نحوه تغییرات میدان الکتریکی را در یک نقطه از فضا مشخص می کند
دوپارامتر سمتگرایی و بازده تشعشعی آنتن را به هم مربوط میکند

آنتن شلاقی Whip
پیچشی و فنر مانند
وایپ مارپیچی با باند دوگانه
آنتنهای اولیه درونی
آنتنهای درونی دو باند
آنتنهای 4 باند و 3 باند و 5 باند
آنتنهای مرکب
طرحهای چند ورودی، چند خروجی

مونوپل
L– معکوس
F- معکوس (IFA)
F – معکوس صفحه ای (PIFA)
آنتنهای سیمی و روند تکاملی آنتن PIFA

آنتن و پیکربندی پورت زمین

آنتن و پیکربندی پورت زمین

مدل خط انتقال برای آنتن PIFA
مشخصات ادمیتانس خط

روش تحلیل عملکرد آنتن PIFA در این پژوهش
روشهای حل تحلیل

روشهای عددی

تحلیل یک آنتن

روشهای حل تحلیلی
از تقریب استفاده می کنیم
پیچیدگی های زیاد در شرایط مرزی و ساختار آنتن
خطا زیاد
کارایی ندارد

روشهای عددی
FDTD تفاضل متناهی در حوزه زمان
FEM روش اجزای محدود
در صورت تعیین مناسب تعداد مشها و سلولهای محاسباتی
همگرایی یا رسیدن به دقت مورد نظر
روش عددی FEM
در این روش ناحیه حل به صورت مجموعه ای از زیرناحیه های کوچک متصل به هم به نام المانهای محدود در نظرگرفته می شود
مسئله پیچیده
مدل ساده تر
حل تقریبی
محاسبات کامپیوتری بیشتر
بهبود حل تقریبی
رسیدن به دقت مورد نظر
نرم افزار مورد استفاده در این پژوهش
نرم افزار HFSS
روش عددی FEM
*

نمای کلی یک آنتن مونوپل ساده
الف- ابعاد گوشی mm 50 × 20 × 100
ب- تغذیه آنتن – کابل کواکسیال
50 ohm – توسط لامپ پورت تغذیه شده است
ج- محیط اطراف آنتن به یک مکعب مستطیل که کمترین فاصله آن از آنتن 8cm است محدود شده است
1-)

2 (- مشاهده نتایج آنتن طراحی شده توسط نرم افزار

هدف طراحی یک آنتن PIFA دو باند (900,1800MHz)
آنتن طراحی شده دارای ابعاد تقریبی mm 10 × 30 × 40
حضور اجسام در محیط اطراف تقریبا روی مشخصات تشعشعی آنتن بی تاثیر است.

آنتن PIFA در ابعادی حدود
رزونانس می کند
طراحی یک آنتن PIFA تک باند در باند 900MHz
شکل 4-1 نمایی از آنتن PIFA اولیه طراحی شده
شکل 4-2 نحوه اتصال آنتن به جعبه گوشی تلفن همراه
شکل 4-3 نمودار Im (Z) در اطراف فرکانس MHZ900
– فرمول انتقال محل رزونانس آنتن

ابعاد آنتن اولیه = ابعاد آنتن جدید

تغییر ابعاد آنتن برای انتقال محل رزونانس به فرکانس 900MHZ
شکل 4-4 نمودار Im (Z) در اطراف فرکانس MHZ900 پس از تغییر در ابعاد آنتن
شکل 4-5 نمودار Im (Z) در اطراف فرکانس MHZ900 پس از تغییر در ابعاد آنتن
شکل 4-6 نمودار Im (Z) در اطراف فرکانس MHZ900 پس از تغییر در ابعاد آنتن
شکل 4-7 نمودار VSWR آنتن در باند MHZ 900

شکل 4-8 نمایی از آنتن دو باند در صفحه X-Y
شکل 4-9 نمایش گرافیکی میدان E در باند 900MHZ
شکل 4-10 نمایش گرافیکی میدان E در باند 1800MHZ

شکل 4-17 نمای کلی از آنتن طرا حی شده
تغییر در ارتفاع آنتن(H)
تغییر در محل تغذیه ( Yfeed)
تغییر در فاصله بین دو شکاف ایجاد شده در باند MHZ1800
تغییر در فاصله دو شکاف از منبع تغذیه با حفظ فاصله بین شکاف در باند MHz1800
تغییر در پهنای صفحه اتصال کوتاه آنتن
اشکال کلی آنتن نهایی طراحی شده و ابعاد آن

شکل 4-11 نمودار VSWR نسبت به تغییر در ارتفاع آنتن

شکل 4-12 نمودار VSWR نسبت به تغییر در محل تغذیه روی باند 1800MHZ و 900MHZ

شکل 4-13 نمودار VSWR نسبت به تغییر در فاصله بین دو شکاف روی باند 1800MHZ

شکل4-14 نمودار VSWR نسبت به تغییرات فاصله دو شکاف نسبت به منبع با حفظ فاصله بین دو شکاف روی باند 1800MHZ

شکل 4-15 نمودار VSWR آنتن به ازای مقادیر مختلف پهنای اتصال کوتاه در باند MHz900
شکل 4-16 نمودار VSWR آنتن به ازای مقادیر مختلف پهنای اتصال کوتاه در باند MHz1800

شکل 4-18 نمایی از آنتن در صفحه X-Y

شکل 4-19 نمایی از آنتن در صفحه Z-X

شکل 4-20 نمایی از آنتن در صفحه Z-Y

شکل 4-21 آنتن طراحی شده در حضور جعبه رسانا
شکل 4-22 VSWR آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz 900
شکل 4-23 VSWR آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800
شکل 4-24 VSWR آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz900
شکل 4-25 VSWR آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800
جدول 4-1 مقایسه مشخصات (VSWR) آنتن در دو حالت مختلف گوشی تلفن
جدول 4-2 مقایسه برخی از پارامترهای آنتن قبل و بعد از اضافه شدن باطری
شکل 4-26 نمودار تشعشعی آنتن به dB در فضای آزاد به ازای phi=90 قبل از اضافه شدن جعبه رسانا( نرمالیزه نشده)
شکل 4-27 نمودار تشعشعی آنتن به dB در فضای آزاد به ازای phi=90 بعد از اضافه شدن جعبه رسانا( نرمالیزه نشده)

شکل 4-21 آنتن طراحی شده در حضور جعبه رسانا

شکل 4- 22 VSWR آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند 900MHz

شکل 4-23: VSWR آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800

شکل 4-24 : VSWR آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz900

شکل 4-25 : VSWR آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800

شکل 4-26 نمودار تشعشعی آنتن به dB در فضای آزاد به ازای phi=90 قبل از اضافه شدن جعبه رسانا( نرمالیزه نشده)
(الف) باند MHZ 900 (ب) باندMHZ 1800

شکل 4-27 ) نمودار تشعشعی آنتن به dB در فضای آزاد به ازای phi=90 بعد از اضافه شدن جعبه رسانا( نرمالیزه نشده)
(الف) باند MHZ900 (ب)باند MHZ1800
) محورهای مختصات در شکل 4-17 نشان داده شده است)

پایان