رادارها در واقع سنسورهای الکترومغناطیسی هستند که برای موقعیت‏یابی و تعقیب اهداف گوناگون در فضا مورد استفاده قرار می‏گیرند. رادار ها در فرکانس ها و توان های مختلف، برای کاریرد های بسیار متنوع طراحی شده و به کار برده می شوند. مشخصاتی که در رادار ها باید مورد توجه قرار گیرد برد و دقت بالا می باشد. اغلب رادار ها در محدوده فرکانس های باند VHF تا باند C ساخته می شوند. در فرکانس های باند VHF رادار ها دارای برد بلند و دقت پایین بوده و همینطور که فرکانس ها به سمت باند C می روند، برد کاهش پیدا کرده ودر عوض دقت بالاتر می رود. بنابر این بیشترین توجه در رادار ها مربوط به باند های L وS می باشد.در این دو باند یک سازگاری بین دو مساله دقت و برد وجود دارد. بدین معنی که برد رادار نسبتا قابل قبول بوده و رادار دارای دقت خوبی نیز می باشد. در بین این دو باند، باند S نیز بیشترین کاربرد را در سراسر دنیا داشته و بیشترین رادار ها در این باند طراحی و ساخته می شوند.
رادارها در واقع انرژی الکترومغناطیسی را از طریق آنتن در فضا تشعشع[1] می‏کنند. بخشی از انرژی تشعشع شده، به یک شیء که اغلب هدف[2] نامیده می‏شود، برخورد می‏کند و در جهات گوناگون بازتابیده[3] می‏شود. بخشی از این انرژی بازتابیده شده، به سمت رادار منتشر شده و توسط آنتن دریافت می‏گردد و پس از آن، عملیات تقویت و پردازش سیگنال[4]و … بر روی آن انجام می شود.
بنابراین بخش مهمی از سیستم‏های راداری، آنتن است که بسته به مأموریت سیستم، مشخصات گوناگونی می تواند داشته باشد. امروزه استفاده از تکنولوژی رادارهای آرایه فازی[5]که در آن از آنتن های آرایه ای استفاده می شود کاربردهای بسیاری یافته است. آنتن‏های آرایه‏ای مزایای زیادی دارند که از آن جمله می‏توان به توانایی ایجاد جهت دهندگی[6]یا بهره بالا و قابلیت‏های مختلف شکل دهی[7] پرتو اشاره کرد. باند فرکانسی، مأموریت راداری، پهنای باند مورد نظر، میزان توان ارسالی، میزان بهره مورد نظر و … از عوامل تعیین کننده نوع المان به کار رفته در آنتن های آرایه ای است.
آرایه‏های موجبر شکاف‏دار[8] درسال 1943 در دانشگاه McGillدر Montrealابداع گردید..]1[ سادگی هندسه ساختار آنتن‏های موجبری شکاف‏دار، راندمان خوب، توانایی ایجاد امواج با پلاریزاسیون‏های خطی، توانایی ارسال بیم‏های broadside، قابلیت حمل توان بالا و … از ویژگی‏های مهم این نوع آنتن‏ها است که سبب شده در کاربردهای راداری مورد توجه قرار بگیرند. خصوصاً در کاربردهای هوایی این نوع آنتن ها گزینه مناسبی هستند چرا که می توان آنها را بر روی بال ها و بدنه هواپیما قرار دارد. اغلب این نوع آنتن‏ها را می توان در فرکانس های 2 تا 24 گیگا هرتز مورد استفاده قرار داد..]2[
این نمونه آنتن ها به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند به صورت گسترده در طراحی وساخت آنتن های آرایه فازی مورد استفاده قرار می گیرند. این آنتن ها بسته به نوع شكاف استفاده شده و نوع ساختار به كار رفته طبقه بندی می شوند. به طور كلی ساختار های این آنتن ها به دو دسته رزونانسی[9] وموج رونده[10] تقسیم می شوند.آرایه های موج رونده به دلیل پهنای باند فرکانسی بالا، در کاربرد های بسیار متعددی استفاده می شوند..]1[
زمانی که نیاز به پلاریزاسیون عمودی می باشد، از شکاف های اریب[11] روی بدنه باریک موجبر استفاده می شود. اما رسیدن به سطح لوب کناری[12] پایین در مورد این آرایه ها همیشه به عنوان یک گلوگاه مطرح بوده است. همچنین شکاف های اریب روی بدنه باریک موجبر دارای پلاریزاسیون متقاطع[13] بسیار بدی می باشند. از این رو تا به حال تلاش های بسیار زیادی برای کاهش پلاریزاسیون متقاطع این نمونه از شکاف ها انجام گرفته است که همگی آن ها از لحاظ ساخت بسیار مشکل می باشند.]3-10[ در این تحقیق یک آرایه موج رونده موجبر شکافداری با سطح لوب کناری و پلاریزاسیون متقاطع پایین که از لحاظ ساخت عملی باشد، در باند Sطراحی وشبیه سازی می شود.

در فصل دوم، تعاریف و مقدمات لازم برای طراحی آنتن های آرایه ای و پارامترهای اساسی این آنتن ها بیان خواهد شد و تئوری اساسی تیلور که به طراحی آنتن آرایه ای با سطح لوب کناری پایین می پردازد مورد بررسی و ارزیابی قرار خواهد گرفت.
در فصل سوم برخی از نمونه های پایه آنتن های موجبر شکاف دار مانند انواع شکاف ها مختلف روی بدنه ها موجبر و همچنین انواع آرایه های موجبر شکاف دار و نحوه طراحی آن ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
[1]radiate
[2]target
[3]reflect
[4]Signal processing
[5]Phase array
[6]Directivity
[7]Beam forming
[8]Slot waveguide array
[9]Standing wave
[10]Travelling wave
[11]Inclined slot
[12]Side lobe level
[13]Cross polarization
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
امروزه استفاده از شبکه­ های حسگر بسیار رایج و کاربردی شده است. شبکه­ های حسگر مجموعه ­ای از ادوات حسگر است که با چیدمان مخصوص در محیطی قرار گرفته و با سعی در پوشش کل محیط، هدف خاصی را دنبال می­ کند. هدف در شبکه­ های حسگری ممکن است حس کردن دما برای محیط­های خاص، حس کردن دود برای جلوگیری از آتش گرفتن یا حس کردن نوعی گاز خاص باشد. اما از مهمترین کمیت­های قابل تشخیص بوسیله حسگرها مکان و زمان است که بسیار کاربردی است. با توجه به افزایش کارایی­های مکان­ یابی در کاربردهای مختلف نیاز به اینگونه سیستم­ها روز به روز افزایش می­یابد. گسترش اینگونه سیستم­ها مورد توجه محققان و شرکت­های سازنده قرارگرفته است.
به عنوان مثال مکان اتومبیل­ها در مناطق تحت کنترل و نظامی و بررسی ترافیک­ها در نقاط مختلف و کنترل ناوگان مسافربری از جمله کاربردهای اخیر مکان­ یابی است که از سیستم­های مکان­ یابی GPS استفاده می­ کند.
اما مکان­ یابی اشخاص در انبارهای تجهیزات، بیمارستان­های بزرگ، مکان­های امنیتی در فضاهای داخلی با بهره گرفتن از سیستم­هایGPS امکان­ پذیر نیست. زیرا این سیستم­ها دارای ارتباط ماهواره­ای بوده و نیاز به خط دید مستقیم با گیرنده دارند و گیرنده باید همزمان با چهار گره مرجع ماهواره­ای در تماس باشد. این گونه محدودیت­ها استفاده از این سیستم­ها را در فضای داخلی تقریبا غیرممکن می­سازد. به علاوه این­ سیستم­ها در ماژول مکان­یاب نیاز به توان ارسالی بالا برای تبادل اطلاعات با گره­های مرجع[4] وجود دارد و استفاده از این ماژول­ها را با بهره گرفتن از تغذیه باتری با مشکل روبرو می­ کند. یکی از مشکلات مهم دیگر این سیستم­ها، دقت نسبتا” پایین آن­ها در حدود چندین متر است [1] .
در کاربردهای دقیق­تر مانند ربات­های متحرک[5]، ربات­های فوتبالیست و مکان­ یابی اشخاص در فضاهای بسته امنیتی بیمارستان­های بزرگ استفاده از سیستم­های GPS مقدور نبوده و سیستم­های ساخته شده از شبکه­ های حسگری استفاده می­ شود. بنا براین شبکه­ های بی­سیم محلی[6] برای فضاهای داخلی استفاده می­گردد. اما اینگونه سیستم­ها نیز از لحاظ دقت کارآمد نیستند. در مکان­ یابی­های دقیق، سیگنالینگ فراپهن­باند پیشنهاد می­ شود. در جدول زیرکاربردهای مختلف مکان­ یابی با دقت­های مورد نیاز مشاهده می­گردد[2] .
 

جدول1-1: کاربرد و دقت مورد استفاده برای انواع مکان­ یابی
همانطور که در این جدول دیده می­ شود اکثر کاربردهای مهم مکان­ یابی نیاز به دقت­های سانتی­متر تا حداکثر متر دارند.
از ویژگی­های سیگنال­های فراپهن­باند، قابلیت تفکیک سیگنال­ها از مسیرهای مختلف به­ دلیل باریک بودن پالس­ها است. قابلیت دیگر نفوذ و عبور از دیواره­ها و البته انتقال داده با نرخ­های بالا به دلیل پهنای باند وسیع است.
[1] GPS
[2] GLONASS
[3] Galileo
[4]Anchor
[5]Mobile Robot
[6]WLAN
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تولید و تقویت بسامدهای رادیویی[1] قلب مخابرات ماهواره­ای و کاربردهای الکترونیک نوری است. صنعت مخابرات به­دنبال تقویت کننده­ های بسامد رادیویی در مقیاس کوچک­تر و موثرتر در بسامد­های بالاتر است. نانوساختارها به­ دلیل ویژگی­های منحصربه­فردشان این نیازها را برآورده می­ کنند. در این پایان نامه ویژگی­های ساختار گرافین و نحوه شکل­ گیری نانولوله­های کربنی از آن را بیان می­کنیم، شباهت­ها و تفاوت­های ساختار نانولوله کربنی[2] و تقویت­کننده لوله­ای موج رونده[3] را بررسی کرده و علت فیزیکی تقویت در این دو ساختار را مقایسه می­کنیم. معادله بولتزمن که برای نانولوله­های کربنی با بایاس همزمان AC و DC به­کارمی­رود را بررسی می­کنیم و به­تحلیل فیزیکی رسانایی تفاضلی منفی[4] ایجادشده در نمودارهای به­دست آمده می­پردازیم. با توجه به­عدم تطبیق امپدانسی که در استفاده از نانولوله­های کربنی در دنیای واقعی رخ می­دهد باید بستر مناسبی برای کاهش عدم تطبیق امپدانس طراحی کنیم. در این طراحی از موج­بر هم­صفحه به­ دلیل مزایایی که دارد مانند ظرفیت بسامد بالا، قابلیت ساخت در ابعاد زیر میکرو و… استفاده می­کنیم. در مسیر عبور سیگنالِ موج­بر هم­صفحه یک فضای خالی برای جاسازی نانولوله کربنی ایجاد می­کنیم، سعی بر­این است که این فضای خالی تا حد امکان کوچک باشد تا تعداد نانولوله­های کربنی به­کار رفته کاهش یابد. ساختار پیشنهاد شده باعث کاهش عدم تطبیق امپدانس شد.
کلید­واژه: نانولوله­های کربنی، تقویت در نانولوله­های کربنی بایاس­شده، معادله بولتزمن، رسانایی تفاضلی منفی.
 

فهرست مطالب

فصل 1-  معرفی نانولوله­های کربنی 1
1-1- دیباچه 3
1-2- گرافین و نحوه ساخت نانولوله­های کربنی از گرافین 3
1-3- انواع نانولوله­های کربنی 9
1-3-1-   نانولوله کربنی زیگزاگ … 13
1-3-2-   نانولوله کربنی مبلی … 14
1-4- مباحث فیزیکی 15
1-4-1-   ناحیه­ی بریلوین 15
1-4-2-   حالت بلاخ 15
1-4-3-   نوسان­های بلاخ 16
1-5- تقویت­کننده لوله­ای موج رونده 17
1-6- کاربرد نانولوله­های کربنی 19
1-7- مطالب پایان نامه 19
فصل 2-  معادله بولتزمن 21
2-1- دیباچه 23
2-2- رسانایی تفاضلی منفی 23
2-3- معادله بولتزمن 24
2-4- معادله جریانِ رسانایی بر حسب میدان اعمالی 24
فصل 3-  ساختار مناسب برای تطبیق امپدانس نانولوله­های کربنی 33
3-1- دیباچه 35
3-2- مدل مداری نانولوله­های کربنی 35
3-3- عدم تطبیق امپدانس 37
3-4- ساختار کلی موج­بری الکترومغناطیسی و روش برقراری اتصال 38
فصل 4-  شبیه­سازی نانولوله کربنی با بایاسDC و AC 41
4-1- دیباچه 43
4-2- شبیه­سازی نانولوله کربنی با بایاس DC 43
4-3- شبیه­سازی با بهره گرفتن از معادله­های بولتزمن و با درنظر گرفتن بایاس DC و AC 49
4-3-1-   نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ با ضریب مشخصه (0،12) 49
4-3-2-   نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ با ضریب مشخصه (10،0) 54
4-3-3-   نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ با ضریب مشخصه (100،0) 56
فصل 5-  شبیه­سازی ساختار مناسب برای تطبیق امپدانس نانولوله­های کربنی 61
5-1- دیباچه 63
5-2- شبیه­سازی ساختار مناسب برای تطبیق امپدانس نانولوله کربنی 63
فصل 6-  نتیجه ­گیری­ها و پیشنهادها 71
6-1- نتیجه ­گیری­ها 73
6-2- پیشنهادها 74
مرجع­ها……. 75
واژه­نامه فارسی به­انگلیسی 77
واژه­نامه انگلیسی به­فارسی 79



فهرست شکل‌‌ها
شکل (‏1‑1) اوربیتال­های اتمی اتصال کربن-کربن در صفحه گرافین [1]. 4
شکل (‏1‑2) شبکه فضای حقیقی گرافین. سلول واحد به­رنگ خاکستری است [1]. 4
گرافین. ناحیه­ی بریلوین به­رنگ خاکستری نشان داده شده است [1]. 5
شکل (‏1‑4) دیاگرام پاشندگی انرژی گرافین [1]. 7
شکل (‏1‑5) گرافین یک صفحه تک­اتمی از گرافیت است. نانولوله کربنی از لوله کردن گرافین به­شکل استوانه توخالی ایجاد می­ شود [1]. 8
شکل (‏1‑6) ساختار شش­گوشه در صفحه مختصات گرافین [2]. 9
شکل (‏1‑7) صفحه مختصات گرافین. مسیر مبلی به­رنگ نارنجی، مسیر نامتقارن به­رنگ سبز و مسیر زیگزاگ به­رنگ آبی است [2]. 10
شکل (‏1‑8) شبکه و سلول واحد فضای واقعی نانولوله کربنی (الف) از نوع زیگزاگ (3،0) و (ب) نانولوله کربنی از نوع مبلی (3،3) [1]. 12
و ناحیه بریلوین (الف) نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (3،0) و (ب) نانولوله کربنی از نوع مبلی (3،3) [1]. 12
شکل (‏1‑10) دیاگرام پاشندگی الکترونی (الف) نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (3،0) و (ب) نانولوله کربنی از نوع مبلی (3،3). ناحیه سایه­خورده زیرِ انرژی فرمی، منطبق با باند ظرفیت است [1]. 14
شکل (‏1‑11) احتمال اشغال الکترون برای (الف) (ب) [5]. 17
شکل (‏1‑12) ساختار تقویت­کننده لوله­ای موج رونده [6]. 17
شکل (‏2‑1) چگالی جریان نرمالیزه­شده برحسب بسامد زاویه­ای برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (سبزرنگ) و مبلی (نقطه­چین قرمزرنگ) و ابرشبکه­ ها (سیاه­رنگ) [8]. 29
شکل (‏2‑2) چگالی جریان نرمالیزه­شده برحسب میدان الکتریکی DC اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (سبزرنگ) و مبلی (نقطه­چین قرمزرنگ) و ابرشبکه­ ها (سیاه­رنگ) [8]. 30
شکل (‏2‑3) مشخصه رسانایی تفاضلی نرمالیزه­شده برحسب میدان الکتریکی DC اعمالی [8]. 31
شکل (‏3‑1) مدل مداری نانولوله کربنی [1]. 37
شکل (‏3‑2) نمایش عدم تطبیق امپدانس بین نانولوله کربنی و دنیای مقیاس بزرگ [1]. 38
شکل (‏3‑3) ساختار موج­بر هم­صفحه (الف) نمای بالا (ب) نمای کنار [1]. 38
شکل (‏3‑4) ساختار موج­بر هم­صفحه مورد استفاده و نحوه کاهش دادن عرض ناحیه میانی، محلی که نانولوله کربنی قرار خواهد گرفت [1]. 39
شکل (‏4‑1) سلول واحد نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (6،0). 45
شکل (‏4‑2) با گزینش سلولِ واحد نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (6،0)، 4 بار تکرار می­ شود. 46
شکل (‏4‑3) حالت بلاخ نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (6،0). 46
شکل (‏4‑4) اعمال بایاس DC به­نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (6،0) با . 47
شکل (‏4‑5) نمودار I-V به­دست آمده برای نانولوله کربنی با .    48
شکل (‏4‑6) رسانایی تفاضلی منفی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (6،0). 49

شکل (‏4‑7) جریان نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0) با . 50
شکل (‏4‑8) جریان نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0) با . 51
شکل (‏4‑9) جریان نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0) با . 51
شکل (‏4‑10) بخش حقیقی رسانایی تفاضلی نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0) با . 53
شکل (‏4‑11) بخش حقیقی رسانایی تفاضلی نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0) با . 53
شکل (‏4‑12) بخش حقیقی رسانایی تفاضلی نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (12،0) با . 54
شکل (‏4‑13) جریان نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (10،0) با< br />. 55
شکل (‏4‑14) جریان نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (10،0) با . 55
شکل (‏4‑15) جریان نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (10،0) با . 56
شکل (‏4‑16) جریان نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (100،0) با . 57
شکل (‏4‑17) جریان نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (100،0) با . 58
شکل (‏4‑18) جریان نرمالیزه­شده برحسب ولتاژ DC نرمالیزه­شده اعمالی برای نانولوله کربنی از نوع زیگزاگ (100،0) با . 58
شکل (‏5‑1) ساختار موج­بر هم­صفحه برای بررسی عبور موج از درون نانولوله کربنی [14]. 64
شکل (‏5‑2) ساختار پیشنهادی برای بررسی تطبیق امپدانس. 64
شکل (‏5‑3) نحوه قرارگیری نانولوله کربنی (مسیر آبی­رنگ) درون ساختار پیشنهادشده با بزرگ­نمایی محل قرارگیری نانولوله کربنی درون شکافِ شکل (5-2) 65
شکل (‏5‑4) نحوه زمین کردن رسانای کناری در موج­بر هم­صفحه. 66
شکل (‏5‑5) خطوط میدان الکتریکی (الف) مد زوج (ب) مد فرد [1]. 66
شکل (‏5‑6) قسمت حقیقی و موهومی رسانایی دینامیکی نانولوله کربنی از نوع مبلی [15]. 67
شکل (‏5‑7) تطبیق امپدانس ایجادشده با بهره گرفتن از ساختار شبیه سازی­شده برای کاهش عدم تطبیق امپدانس. 68
شکل (‏5‑8) سیگنال ورودی (قرمز رنگ) سیگنال خروجی (نارنجی رنگ). 69
شکل (‏5‑9) نمایش تقویت سیگنال. با بزرگ­نمایی کردن شکل (‏5‑8). 69
 
 

فصل 1-        معرفی نانولوله­های کربنی

1-1-         دیباچه

نانولوله­های کربنی[5] برای اولین بار توسط ایجیما[6] در سال 1991 کشف شدند و پس از آن تلاش­ های بسیاری برای پیش ­بینی ساختار الکترونیک آن­ها انجام شده است. به­ دلیل ویژگی­های منحصربه­فردشان مانند :رسانایی بالا، انعطاف­پذیری، استحکام و سختی بسیار مورد توجه قرار گرفتند [1]. در این فصل به­بررسی ساختار نانولوله­های کربنی و نحوه ساخت آن­ها از گرافین می­پردازیم. انواع نانولوله­های کربنی و نحوه شکل­ گیری آن­ها را توضیح داده، مباحث فیزیکی بسیار مهم در نانوساختارها را بیان می­کنیم. همچنین ساختار تقویت­کننده لوله­ای موج رونده[7] را مورد بررسی قرار می­دهیم.

1-2-         گرافین و نحوه ساخت نانولوله­های کربنی از گرافین

گرافین یک تک­لایه از گرافیت است. همان­طور که در شکل (‏1‑1) نشان داده شده است، اتصال کربن-کربن در گرافین توسط اوربیتال­های پیوندی، ²sp، اتصال­های s را تشکیل می­ دهند و باقیمانده اوربیتال­ها، _zp، اتصال­های π را تشکیل می­دهند. اتصال­های π و s به­صورت زیر تعریف می­شوند:
s اتصال­های درون صفحه­ای را تشکیل می­دهد، در حالی­که اتصال­های π، از نوع اتصال­های بیرون صفحه­ای است که هیچ­گونه برخوردی با هسته ندارند. اتصال­های s در گرافین و نانولوله­های کربنی خصوصیت­های مکانیکی قوی را ایجاد می­ کنند. به­عبارت دیگر رسانایی الکترون به­ طور گسترده از طریق اتصال­های π است. با توجه به­شکل (‏1‑1) می­توان به­این خصوصیت پی برد. همان­طور که دیده می­ شود هیچ­گونه صفری[8]‌ در اوربیتال­های اتصال π نیست، الکترون­ها آزادانه اطراف شبکه حرکت می­ کنند که اصطلاحا غیرمحلی شده[9] گفته می­شوند و یک شبکه متصل تشکیل می­ دهند که نحوه­ رسانایی گرافین و نانولوله­های کربنی را توضیح می­دهد [1].
شکل (‏1‑1) اوربیتال­های اتمی اتصال کربن-کربن در صفحه گرافین [1].
شبکه فضای حقیقی دو-بعدی گرافین در شکل (‏1‑2) نشان داده شده است. سلولِ واحد گرافین از دو اتم مجزا با فاصله­ی درون­اتمی تشکیل شده است. بردارهای واحدِ آن به­شکل زیر هستند:
(‏1‑1)                           
که در آن ثابت­شبکه است. سلول واحد از دو بردار شبکه تشکیل شده است، که در شکل (‏1‑2) به­رنگ خاکستری است [1].
شکل (‏1‑2) شبکه فضای حقیقی گرافین. سلول واحد به­رنگ خاکستری است [1].
 
شبکه دوبعدی فضای k در شکل (‏1‑3) نشان داده شده است. بردارهای واحد هم­پاسخ ₁b و ₂b توسط معادله زیر قابل دست­یابی هستند:
(‏1‑2)                                      
که d_ij دلتای کرونِکر است. در نتیجه:
(‏1‑3)
ثابت شبکه هم­پاسخ است. اولین ناحیه­ی بریلوین[10] گرافین درشکل (‏1‑3) به­رنگ خاکستری نشان داده شده است [1].
شکل (‏1‑3) شبکه فضای k گرافین. ناحیه­ی بریلوین به­رنگ خاکستری نشان داده شده است [1].
مدل اتصال محکم[11] به­ طور معمول برای دست­یابی به­شکل تحلیلی پاشندگی انرژی الکترونی و یا ساختار باند E گرافین به­کار می­رود. چون حل معادله شرودینگر عملا در سامانه­های بزرگ غیرممکن است مدل­های تقریبی زیادی با افزایش یافتن پیچیدگی موجود است. تقریب اتصال محکم به­عنوان یکی از ساده­ترین روش­ها شناخته شده است. در این قسمت به­توضیحی مختصر درباره چگونگی دست­یابی به­رابطه پاشندگی الکترونی گرافین پرداخته می­ شود. چند فرض اولیه زیر را در نظر می­گیریم:

• برهم­کنش الکترون-الکترون را نادیده می­گیریم. این یک مدل تک­الکترونی است.

• تنها اتصال­های π در رسانایی تاثیر دارند.

• ساختار گرافین، بینهایت بزرگ، کاملا متناوب و هیچ­گونه نقصی ندارد.

برای رسیدن به­تابع پاشندگی گرافین باید معادله شرودینگر برای یک الکترون مورد اعمال پتانسیلِ شبکه، مانند زیرحل شود:
(‏1‑4)           
H همیلتونینِ شبکه، U پتانسیل شبکه،m جرم الکترون، _jE تابع ویژه وY_j انرژی ویژه برای j­امین باند با بردار موج k است. چون این یک مسئله متناوب است، تابع ویژه (یا تابع بلاخ[12]) باید تئوری بلاخ را که به­شکل زیر داده شده برآورده کند:
(‏1‑5)
بردار شبکه براوایس[13] است، r₁ و r₂ عددهای صحیح هستند [1]. بنابراین تابع موج در فضای هم­پاسخ با بردار شبکه هم­پاسخ متناوب است که q₁ و q₂ عدد صحیح هستند:
(‏1‑6)
در نهایت ساختار باند گرافین به­شکل زیر تقریب زده می­ شود [1]:
(‏1‑7)
پارامتر انتقال g₀ با محاسبه­های فرض اولیه[14] حدود 7/2 الکترون­ولت تخمین زده می­ شود. همان­طور که انتظار می­رود مقدار­های انرژی مثبت و منفی به­ترتیب به­باند رسانایی و ظرفیت اشاره دارد. پاشندگی گرافین در شکل (‏1‑4) نشان داده شده است. دیده می­ شود که گرافین هیچ­گونه باند توقفی ندارد و نیمه­رسانا با باند توقف صفر است. اگرچه کلمه رسانا به­گرافین یا نانولوله­ی کربنی با باند توقف صفر اشاره دارد. نقاطی که از انرژی فرمی عبور می­ کنند نقاط kگویند و با لبه­های شش­گوشه[15] برخورد دارند. بیشترین مشخصه­های رسانایی الکترونیک با بایاس کم توسط نواحی اطراف نقاط k تعیین می­شوند [1].
[1] Radio frequencies: RFs
[2] Carbon nanotube: CNT
[3] Traveling wave tube: TWT
[4] Negative differential conductivity: NDC
[5] Carbon nanotubes: CNTs
[6] Ijima
[7] Traveling wave tube: TWT
[8] Null
[9] Delocalized
[10] Brillouinz one: BZ
[11] Tight binding
[12] Bloch
[13] Bravais
[14] First principle
[15] Hexagon
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

امروزه با پیشرفت بیشتر ارتباطات، بشر توانسته است که از طیف الکترومغناطیسی که خارج از محدوده نور مرئی است، برای ارتباطات بی‌سیم استفاده کند. آنتن‌ها به عنوان ساختاری جهت ارسال و دریافت امواج الکترومغناطیس ساخته شدند. طراحی آنتن در چند دهه‌‌ی اخیر پیشرفت‌های زیادی کرده است. بدلیل افزایش محبوبیت سیستم‌های ارتباطی راه دور و ادوات بی‌سیم سیار، توسعه طراحی انواع آنتن‌های بدیع، تداوم یافت. از رادیوهای قدیمی و سیستم‌های پخش تلویزیونی تا سیستم‌های ماهواره‌ای پیشرفته و شبکه‌های محلی بی‌سیم، مخابرات بی‌سیم به قسمتی جدایی‌ناپذیر از زندگی روزانه مردم تبدیل شد. آنتن‌ها بزرگترین نقش را در پیشرفت دستگاه‌های مخابرات بی‌سیم جدید اعم از تلفن‌های همراه تا هدایتگرهای GPS قابل حمل، و ازکارت‌های شبکه‌ بی‌سیم لبتاپ‌ها تا گیرنده‌های ماهواره‌های تلویزیونی بازی می‌کنند. یک دسته از ملزومات طراحی، از جمله ابعاد کوچک، پهنای باند عریض، و ویژگی‌های متعدد دیگری، باعث به چالش کشیدن محققان آنتن و توسعه آنتن‌های جدید شده است.
 
1-1- آنتن آرایه انعکاسی
در بسیاری از کاربردهای مایکروویوی، یک آنتن جهتی که پرتو اصلی آن در راستای خاصی جهت‌گیری شده مورد نیاز است. برای رسیدن به چنین ویژگی‌هایی یک تحریک[1] روزنه‌ای با فاز جلورونده مورد نیاز است. دو راه اصلی برای انجام این کار، منعکس کننده‌ها[2] و آرایه‌ها می‌باشد.
در آنتن‌های منعکس‌کننده، برای ایجاد فاز مناسب در روزنه‌ها[3]، از تفاوت مکانی جایگیری روزنه‌ها استفاده می‌شود، در حالی که در آنتن آرایه‌‌ای از‌ عناصر متمایز تغذیه شده با فاز جلورونده استفاده می‌شود. آنتن‌های منعکس‌کننده پهنای باند بزرگ و تلفات کمی دارند. نقطه ضعف اصلی منعکس‌کننده‌ها محدودیت هندسی در طراحی است. منعکس‌کننده سهموی که معروف‌ترین انعکاس‌دهنده می‌باشد، نیز میزان قطبش متقاطع[4] بالایی دارد.
فناوری آنتن چاپی افق‌های جدیدی برای آنتن‌های فضایی باز کرده است. آنتن‌های آرایه مایکرواستریپ دارای اندازه‌ای کوچک، هزینه ساخت پایین و وزن کم هستند و قطبش متقاطع پایینی دارند و هندسه مسطح این آنتن‌ها اجازه می‌دهد تا برای استقرار در فضا مناسب باشند. علاوه بر این آرایه‌های مایکرواستریپ قابلیت دستیابی به سرعت بالا در اسکن الکترونیکی را دارا می‌باشند. با این حال، نقطه ضعف عمده آنتن چاپی پهنای باند کوچک و تلفات نسبتا بزرگ است. با وجود نقطه ضعف مورد اشاره، طراحی آنتن‌ها برای رسیدن به پرتو اسکن شده با بهره بالا، با چالش مواجه می‌شود [1]. بنابراین ترکیب ویژگی‌های انعکاس‌دهنده‌ها و آرایه‌ها می‌تواند مفید باشد.
آنتن‌های آرایه انعكاسی[5]، از آرایه‌ای از عناصر انعكاس‌دهنده‌ تشكیل شده‌ است كه با وجود برخورداری از سطحی بدون انحنا، هر عنصر در آرایه طوری طراحی می‌شود كه تغییر فاز مناسب را در موج انعكاسی نسبت به موج تابشی ایجاد كند تا در نهایت یک سطح هم‌فاز مسطح در جهت مطلوب شكل گیرد. عناصر انعكاس‌دهنده رایج در این نوع آنتن‌ها، رویه‌ها[6] هستند که روی یک لایه دی‌الکتریک زمین شده در سطح انعكاس‌دهنده جای می‌گیرند [2].
آنتن‌های گین بالا برای ساخت شبکه‌های بی‌سیم و یا سیستم‌های تصویربرداری مورد نیاز است. همچنین آنتن‌های آرایه انعکاسی تراهرتز با تلفات پایین مزایای جالبی در تنظیم تابش تراهرتز دارند.
شکل ‏1‑1- آنتن آرایه انعکاسی

 
 
1-2- فراماده
فراماده‌ها[7] مواد مصنوعی ساخته دست بشر هستند. فراماده ماده‌ای با خواص ویژه می‌باشد که عملکرد آن‌ هم ناشی از ساختار سلول‌ها و هم ناشی از ترکیبات شیمیایی آن است. به عبارت دیگر می‌توان گفت که آنها مواد مصنوعی هستند که طوری طراحی می‌شوند که خواصی را داشته باشند که ممکن است این خواص در طبیعت یافت نشوند. فرامواد از مواد معمولی میکروسکوپی مختلفی مانند فلزات و یا پلاستیک، و معمولاً به صورت پریودیک ایجاد می‌شوند. بیشتر فرامواد برای کاربردهای مربوط به الکترومغناطیس و اپتیک مانند هدایتگرهای پرتو، مدولاتورها، فیلترها، لنزها، و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. با بکارگیری فراماده در ساخت آنتن‌ها، با توجه به خصوصیات فراماده، بسیاری از ویژگی‌های مطلوب آنتن از جمله کاهش ابعاد آن، بهبود عملکرد انعکاسی و عملکرد چندباندی آن‌ میسر می شود. [3]
[1] illumination
[2] Reflectors
[3] apertures
[4] Cross polarization
[5] Reflectarray antenna
[6] patches
[7] metamaterials
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

این فصل به بررسی سیستم شناسایی خودكار نوع مدولاسیون (نوع سیگنال) و برخی از كاربردهای مهم آن، سیر تكامل شناسایی نوع مدولاسیون، دسته بندی کلی روش­های شناسایی نوع مدولاسیون، كارهای انجام شده توسط دیگران، و هدف از انجام این پایان نامه می ­پردازد.

• آشنایی با سیستم شناسایی خودكار نوع مدولاسیون و برخی از كاربردهای آن

به سیستمی که عمل تعیین نوع مدولاسیون سیگنال دریافتی را، در بین مجموعه ­ای از مدولاسیون­ها به صورت خودکار و هوشمند به عهده دارد؛ شناساگر خودكار نوع سیگنال گفته می­ شود. به سبب آنکه سیستم با تغییر شرایط کانال، خود را وفق می­دهد به این نوع سیستم­ها، سیستم هوشمند می­گویند. فرایند باز­شناخت مدولاسیون، مرحله­ قبل از دمدولاسیون است. در سیستم­های مخابراتی هوشمند، در صورت تشخیص غلط نوع و مرتبه مدولاسیون و بكارگیری یک دمدولاتور نامناسب، ممكن است محتوی اطلاعات سیگنال به­ طور كامل از دست برود ]1[. تشخیص نوع مدولاسیون هم اکنون یکی از حوزه های مهم پردازش سیگنال در علم مخابرات بوده و هر ساله تلاش­ های مختلفی از سوی محققان سراسر دنیا برای ارائه سیستمی هوشمند که به طور خودکار شناسایی نوع مدولاسیون را انجام می دهد؛ صورت می­گیرد.

• سیر تحول و توسعه­ سیستم­های مخابراتی دیجیتال

تلگراف به عنوان اولین سیستم مخابرات الکتریکی یک سیستم مخابراتی دیجیتال بود. تلگراف الکتریکی توسط ساموئل مورس[1] اختراع و در سال 1837 به نمایش گذاشته شد. مورس، کد دودویی با طول متغیری را که در آن حروف الفبای انگلیسی با دنباله­ای از خط­های تیره [2]و نقطه­ها[3] (کلمه کد) نمایش داده می­شد؛ ابداع نمود. در این کد، حروف با تواتر وقوع بالاتر، با کلمات کد کوتاه و حروف با تواتر وقوع کمتر، با کلمات کد بلندتر نمایش داده می­شوند [2].
تقریبا چهل سال بعد از آن، در سال 1875 امیل بودت[4] یک کد دودویی با طول ثابت 5 برای تلگراف ابداع نمود. در کد بودت، اجزای کد دارای طول یکسان بوده و نقطه[5] و فاصله[6] نامیده می­ شود. هر چند مورس ابداع کننده­ اولین سیستم مخابراتی دیجیتال (تلگراف) است، اما سر آغاز آنچه ما امروز به عنوان مخابرات دیجیتال مدرن می­شناسیم به کار نایکویست[7] (1924) بر می­گردد؛ که مسئله حداکثر نرخ داده­ی قابل ارسال روی یک کانال تلگرافی با پهنای باند داده شده را بدون وقوع تداخل بین سمبل­ها بررسی نمود. نایکویست معادله­­ی (2-1) را برای سیستم تلگراف پیشنهاد نمود که سیگنال ارسالی آن دارای صورت عمودی زیر است[2].

که در این معادله بیانگر شکل پالس و دنباله داده­ی دودویی است که با نرخ بر ثانیه ارسال شده است. نایکویست کار خود را با تعیین شکل پالس بهینه با پهنای باند محدود هرتز به گونه­ ای آغاز نمود که علاوه بر عدم ایجاد تداخل بین سمبل­ها در لحظات نمونه ­برداری ، نرخ بیت نیز حداکثر شود. مطالعات، وی را به این نتیجه، که حداکثر نرخ ارسال پالس بر ثانیه است رساند، که این نرخ را، نرخ نایکویست می­نامند. دستیابی به این نرخ ارسال با بهره گرفتن از شکل پالس مقدور است. این شکل پالس امکان بازیابی داده را بدون تداخل بین سمبل­ها در لحظات نمونه­برداری فراهم می­ کند. نتیجه­ کار نایکویست معادل تفسیری از قضیه­ی نمونه­برداری برای سیگنال­های باند محدود است که بعدها توسط شانون[8] (1948) مطرح شد. قضیه­ی نمونه برداری چنین بیان می­دارد که سیگنال باند محدود را می­توان از روی نمونه­های برداشته شده با نرخ نایکویست نمونه در ثانیه با بهره گرفتن از فرمول درون­یابی زیر بازسازی نمود.

هارتلی[9] با الهام از کار نایکویست (1928) مسئله نرخ ارسال مطمئن داده روی یک کانال دارای پهنای باند محدود را با بهره گرفتن از سطوح دامنه­ چندگانه بررسی نمود. هارتلی از این قیاس منطقی که گیرنده با وجود نویز و تداخل می ­تواند دامنه­ سیگنال دریافتی را با دقت معینی مثلا با اطمینان تخمین بزند استفاده کرد. بررسی­های هارتلی را به این نتیجه رهنمون ساخت که برای ارسال مطمئن اطلاعات روی یک کانال با پهنای باند محدود، وقتی که حداقل دامنه محدود به (قید توان ثابت) و توان تفکیک دامنه سیگنال دریافتی باشد، یک حداکثر نرخ ارسال داده وجود دارد [3]. یک پیشرفت چشمگیر دیگر در توسعه مخابرات دیجیتال، کار وینر[10] (1942) بود که مسئله تخمین شکل موج یک سیگنال دلخواه را در حضور نویز تجمعی و با مشاهده سیگنال دریافتی بررسی نمود. این مسئله در وامدوله­سازی سیگنال مطرح می­ شود. وینر یک فیلتر خطی را تعیین نمود که خروجی آن بهترین تقریب سیگنال مورد ­نظر از دید متوسط مجذور است. فیلتر حاصله را، فیلتر خطی بهینه (کولموگارف[11]-وینر) گویند. نتایج هارتلی و نایکویست در مورد حداکثر نرخ ارسال اطلاعات دیجیتال بر کار شانون که به تبیین مبانی ریاضی انتقال اطلاعات و تعیین محدودیت­های پایه­ سیستم­های مخابرات دیجیتال منجر گردید مقدم بود. شانون در کار پیشگامانه­ی خود مسئله اساسی انتقال مطمئن اطلاعات را در یک قالب آماری و با بهره گرفتن از مدل­های احتمالی برای منابع اطلاعات و کانال­های مخابراتی فرمول­بندی نمود. همچنین نشان داد که اثر محدودیت توان فرستنده، محدودیت پهنای باند و نویز تجمعی را می­توان با کانال مرتبط نموده و در یک پارامتر واحد به نام ظرفیت کانال جای داد. به عنوان مثال در مورد یک نویز تجمعی گوسی سفید (طیف صاف)، ظرفیت یک کانال ایده­آل با پهنای باند محدود برابر است با:

که در آن متوسط توان ارسالی و چگالی طیفی توان نویز تجمعی است. مفهوم ظرفیت کانال به شرح زیر است: اگر نرخ اطلاعات منبع کمتر از ظرفیت باشد؛ در این­صورت از نظر تئوری امکان انتقال مطمئن اطلاعات (بدون خطا) از طریق این کانال با انتخاب شیوه­ مناسب کدگذاری وجود دارد. از طرف دیگر اگر باشد مستقل از میزان پردازش انجام‌شده در فرستنده و گیرنده، امکان انتقال مطمئن وجود ندارد. در نتیجه شانون حدود اساسی انتقال اطلاعات را تبیین و حوزه­ جدیدی به نام تئوری اطلاعات[12] را بنیان نهاد[3]. کار مهم دیگر در زمینه مخابرات دیجیتال مربوط به کوته لینکف[13] (1947) است که بر مبنای یک رویکرد هندسی[14] سیستم­های مختلف مخابرات دیجیتال را به صورت هماهنگ تجزیه و تحلیل نمود. کار او بعدها توسط وزنکراف[15] و جاکوبس[16] (1965) توسعه داده شد. متعاقب کار شانون، نوبت به کار کلاسیک همینگ[17] در مورد کدهای تصحیح و تشخیص خطا برای مقابله با اثرات تخریبی نویز کانال رسید. کار همینگ در سال­های بعد زمینه‌ساز تحقیقات گسترده­ای شد که منجر به کشف کدهای متنوع و قدرتمند جدیدی گردید، و بسیاری از آن‌ ها در پیاده­سازی سیستم­های مخابراتی مدرن امروزی به کار می­روند. افزایش تقاضا برای انتقال اطلاعات در سه تا چهار دهه­ گذشته، به همراه توسعه­ مدارهای مجتمع پیشرفته­تر، به پیدایش سیستم­های مخابراتی بسیار کارآمد و مطمئن منجر گشته است. در جریان این تحولات نتایج اصلی شانون و تعمیم آن نتایج در مورد حداکثر سرعت انتقال روی کانال و حدهای عمل­کرد قابل دستیابی، نقش شاخص ­های مرجع برای طراحی سیستم­های مخابراتی را داشته اند. دستیابی به حدود تئوری استخراج‌شده توسط شانون و سایر محققان مشارکت‌کننده در توسعه تئوری اطلاعات، هدف غایی تلاش­ های مستمر در زمینه­ طراحی و توسعه سیستم­های مخابراتی دیجیتال کارآمدتر، است[3]. گسترش کاربرد مخابرات دیجیتال و فراهم شدن عرصه‌های گوناگون طراحی و ساخت سیستم­های پیچیده مخابراتی، زمینه را برای ارائه راه‌حلی جامع و هوشمند جهت شناسایی خودکار پیام‌های دریافتی فراهم، و ضرورت رویکرد تحقیقات علمی به این حوزه را لازم نمود.
1-1-2- اهمیت و کاربردهای سیستم شناسایی نوع مدولاسیون
هدف علم مخابرات انتقال درست پیام، با سرعت بالا و مقاوم نسبت به شرایط کانال است. از آنجایی که سیگنال باند پایه به سختی بر این شرایط فائق می‌آید، نیاز است تا این سیگنال مدوله شود. به عبارت دیگر مدولاسیون، به فرایند نگاشت رشته بیت‌های دیجیتال، به سیگنال های قابل انتقال در کانال گفته می‌شود[3]. بر این اساس تغییر دادن بعضی از ویژگی‌های سیگنال، با هدف دستیابی به نرخ بالای انتقال و استفاده بهتر از طیف، شرایط بهره­مندی بیشتر کاربران را در باندهای مختلف کانال مخابراتی فراهم می‌سازد. جهت تمایز سیگنال در طیف و استخراج پیام ارسال‌شده، لازم است انواع مختلف مدولاسیون‌ها که هر کدام دربردارنده یک ویژگی خاصی از سیگنال ارسالی هستند؛ از یکدیگر شناسایی شوند.
[1] Morse
[2] Dash
[3] Dot
[4] Baudot
[5] Mark
[6] Space
[7] Nyquist
[8] Shanon
[9] Hartley
[10] Wiener
[11] Kolmogorov
[12] Information Theory
[13] Kotelnikov
[14] Geometrical Approach
[15] Wozencraft
[16] Jacibs
[17] Hamming
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است