طراحی ، شبیه سازی و ساخت کوپلرهای مایکروویو برای کاربردهای ارتباطات بیسیم wifi
چکیده
در این پایان نامه هدف طراحی کوپلر جهتی با پهنای باند وسیع جهت کاربرد در سیستم های مایکروویو پهن باند است. لذا ابتدا با مطالعه مراجع مربوط به موضوع تحقیق، اطلاعات پایه ای لازم حاصل شد تا به این وسیله توانایی لازم برای تحلیل و بررسی موضوع به دست آید. سپس با مطالعه مقاله ها و کارهای پیشین، نقاط ضعف و قوت این کارها بررسی شد و مشخصات و پارامترهای مهم موضوع که به بهینه کردن نتایج حاصل از کارهای پیشین و به دست آوردن پاسخ مناسب تر کمک می کند و همچنین نقاط ضعفی که جای کار بهتر دارد، استخراج شد. از آنجا که انواع مختلف کوپلر ها معمولاً دارای پهنای باند کوچکی می باشند، استفاده از آنها در سیستم های با پهنای باند زیاد با محدودیت مواجه می گردد. از سمت دیگر طراحی کوپلرهای پهن باند مستلزم استفاده از المانهای بیشتر و بزرگتری است که موجب افزایش ابعاد کوپلر به صورت قابل توجهی می شود. لذا در این پژوهش طراحی کوپلرهای جهتی با پهنای باند زیاد و ابعاد کوچک به عنوان هدف قرار داده شد.. در این پژوهش نخست تحقیقات گسترده ای در زمینه المانهای مایکرواستریپ و پاسخ فرکانسی آنها صورت گرفت تا به اطلاعات کافی برای کاربرد این المانها در طراحی یک کوپلر پهن باند دست یابیم. سپس به کمک اطلاعات به دست آمده در این مرحله، خطوط تزویج شده مایکرواستریپ برای ارائه طرح اولیه ای با ضریب کوپلاژ سست 15- دسی بل در یک بازه فرکانسی نسبتا وسیع بکار برده شد. در مرحله بعد تلفات بازگشتی و ضریب ایزولاسیون کوپلر با استفاده از خطوط شاخه ای خمیده شده و استاب های تکرار پذیر متقارن بهینه سازی شد. ضمن رسیدن به پاسخ فرکانسی مناسب و بهینه، حفظ سادگی ساختار نیز در بهینه سازی مورد توجه قرار گرفته است. در پایان به دو طرح مناسب برای کوپلر جهتی رسیدیم. طرح نهایی کوپلرهای پیشنهادی شبیه سازی شد که نتایج حاصل از شبیه سازی آن ها حاکی از دست یافتن به پهنای باندی حدود 9 گیگاهرتز با ضریب تزویج 3 ± 15- دسی بل برای کوپلر اول و پهنای باندی حدود 8 گیگاهرتز با تزویج 3 ± 15- دسی بل برای کوپلر دوم بود. پهنای باند این کوپلرهای جهتی برای تلرانس تزویج کمتر از 1 دسی بل نیز به ترتیب حدود 7 و 5.25 گیگاهرتز می باشد. با توجه به باند عملکرد این کوپلرها در طیف فرکانسی مایکروویو می توان از آنها در کاربردهای wifi, wimax, wireless , رادار و حتی ماهواره به صورت گسترده استفاده نمود. همچنین با توجه به پارامترهای مطلوب، مشخصات و فرکانس کاری کوپلرهای طراحی شده، می توان آنها را در کاربردهای نظامی و فضایی مورد استفاده قرار داد. با استخراج نتایج پارامترهای پراکندگی کوپلر طراحی شده اول، در پهنای باند عملکرد آن اندازه ضریب انتقال و ضریب تزویج به ترتیب حدود صفر و 15 دسی بل و مقدار ضریب انعکاس و ضریب جداسازی کمتر از 21- و 25- دسی بل، به دست آمد. در نهایت جهت دست یافتن به پاسخ عملی و قابل استناد، این طرح بر روی زیر لایه rogersrtduriod 5880 با مشخصات er=2.2 ، tickness= 0.508 mm و losstangent=0.0009 پیاده سازی شد. نتایج حاصل از اندازه گیری پارامترهای کوپلر ساخته شده تشابه قابل ملاحظه ای با نتایج شبیه سازی دارد. مساحت طرح ساخته شده نیز بدون درنظرگرفتن پورت ها 19.7 × 11.85 میلی متر مربع است که بسیار مناسب و فشرده می باشد.