for i=1:N
h=0;
x(i)=-l/2+((2*i)-1)*(d/2);
for m=1:n-1
h=h+F(m)*cos(m*((2*pi)/l)*x(i));
end
I(i)=(1/(2*pi))*[1+2*h];
end
m=max(I);
I=(1/m)*I;
x=-l/2+(d/2):d:-l/2+((2*N)-1)*(d/2);
figure(2)
plot(x,I)
همانطور که در شکل زیر دیده می شود توزیع جریان تیلور رفته رفته در راستای آرایه ابتدا زیاد شده و سپس کم می شود. محور عمودی اندازه دامنه توزیع جریان و محور افقی راستای آرایه را بر حسب متر نشان می دهد. اگر یک هادی داشته یاشیم که این توزیع جریان بر روی آن برقرار باشد مقدار پهنای بیم ۱.۹ درجه و مقدار سطح لوب کناری -۳۵dB خواهد شد.

شکل ۱-۴ : توزیع جریان تیلور برای سطح لوب -۳۵dB و پهنای بیم ۱.۹ درجه

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

مرحله بعدی در طراحی آرایه sample گیری از توزیع جریان تیلور می باشد تا دامنه تحریک هرکدام از المان ها تعیین شود. برای این کار ابتدا باید راستای بیم اصلی پترن آرایه مشخص شده و سپس با بهره گرفتن از فرمول ۳۷.۳ فاصله بین المان ها در آرایه موج رونده مشخص شود.

بدست آوردن فاصله بین المان ها و بررسی تاثیرات آن بر پهنای باند و پترن

برای این منظور ابتدا آرایه موج رونده ای برای زاویه ۸۵ درجه طراحی شده است و سپس در نرم افزار CST شبیه سازی شده است. برای زوایای طراحی کمتر از ۹۰ درجه طبق فرمول ۳۷.۳ فاصله بین المان ها بیشتر از در فرکانس مرکزی می شود و برای فرکانس های پایینتر از فرکانس مرکزی ممکن است که طول الکتریکی بین المان ها شده و مقدار VSWR به خاطر جمع شدن هم فاز انعکاس های شکاف ها در ورودی پیک بزند.در فرکانس های بالا نیز به دلیل بزرگ شدن طول الکتریکی بین المان های تشعشعی یا شکاف ها طبق فرمول ۳۶.۲ احتمال به وجود آمدن لوب گریتینگ وجود دارد. فرضا اگراندازه در فرکانس مرکزی برابر ۷.۷ سانتی متر باشد و برای زاویه بیم اصلی ۸۵ درجه فاصله بین المان ها ۸.۸ سانتی متر می شود.در شکل ۲-۴ شمای کلی این آرایه نشان داده شده است.

شکل ۲-۴ : آرایه خطی موجبر شکاف دار موج رونده با شکاف های اریب برای زاویه ۸۵درجه
در شکل زیر VSWR آرایه بر حسب فرکانس کشیده شده است. همانطور که دیده می شود اندازه VSWR در فرکانس های پایین در حال زیاد شدن می باشد به صورتی که در ابتدای باند اندازه VSWR بیشتر از مقدار ۱.۵ می شود. اما هرچه فرکانس بیشتر شده اندازه VSWR کم شده و نزدیک مقدار یک باقی می ماند.
شکل ۳-۴ :VSWRدر کل بازه فرکانسی برای آرایه با زاویه بیم اصلی ۸۵ درجه
در شکل های زیر پترن آرایه در راستای سمت، در ابتدا، مرکز و انتهای باند فرکانسی کشیده شده است. همانطور که مشاهده می شود هرچه فرکانس بالا می رود لوب گریتینگ در حال به وجود آمدن می باشد. به گونه ای که در انتهای باند لوب گریتینگ به خوبی قابل مشاهده می باشد.

شکل ۴-۴ : پترن در راستای سمت در فرکانس ۲.۷ GHz

شکل ۵-۴ : پترن در راستای سمت در فرکانس ۲.۸۵GHz

شکل ۶-۴ : پترن در راستای سمت در فرکانس ۳GHz
همانطور که از نتایج دیده می شود دو مسئله محدود کننده لوب گریتینگ در فرکانس های بالای باند و VSWR در فرکانس های پایین باند وجود دارد. اگر طراحی را برای زوایای کمتر از ۸۵ درجه انجام دهیم، یعنی فاصله بین المان ها را بیشتر از حالت قبل بکنیم،VSWR در ابتدای باند بهتر شده اما لوب گریتینگ در انتهای باند وضعیت بدتری پیدا می کند. اما اگر فاصله بین المان ها را کمتر کنیم یعنی طراحی را برای زوایای نزدیک به ۹۰ درجه انجام دهیم وضعیت گریتینگ لوب در انتهای باند بهتر شده اما VSWR در ابتدای باند بسیار زیاد می شود. برای مشخص شدن این موضوع طراحی دیگری برای زاویه ۸۶.۵ درجه صورت گرفته و شبیه سازی شده است. برای این زاویه، فاصله بین المان ها کمتر از حالت قبل شده و نزدیکتر به می شود.
شکل ۷-۴ پترن آرایه در فرکانس ۳GHz را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود پترن در انتهای باند وضعیت بهتری پیدا کرده است و لوب گریتینگ بسیار کوچک و قابل چشم پوشی می باشد. اما همانطور که در شکل ۸-۴ مشاهده می شود اندازه VSWR در ابتدای باند پیک زده و مقدار بسیار زیادی پیدا می کند.

شکل ۷-۴ : پترن در راستای سمت در فرکانس ۳GHz

شکل ۸-۴ :VSWR در کل بازه فرکانسی برای آرایه با زاویه بیم اصلی ۸۶.۵ درجه
با طراحی و شبیه سازی های انجام گرفته این نتیجه را می توان گرفت که برای پهنای باند فرکانسی ۱۰ درصد، آرایه را نمی توان برای زوایای کمتر از ۹۰ درجه طراحی کرد.
برای طراحی هایی که برای زوایای بیشتر از ۹۰ درجه صورت می گیرد طبق فرمول ۳۷.۳ فاصل بین المان ها کمتر از می شود و تنها عامل محدود کننده اندازه VSWR در انتهای باند فرکانسی می باشد که احتمال دارد طول الکتریکی بین المان ها نزدیک به شده و VSWR زیاد شود. به دلیل کاهش فاصله بین المان ها، مسئله گریتینگ لوب در انتهای باند فرکانسی به خودی خود حل می شود.
در این حالت اگر طراحی به صورتی انجام پذیرد که در طول کل باند فرکانسی، طول الکتریکی بین المان ها همواره کمتر از در فرکانس های مورد نظر باشد مسئله VSWR نیز حل می شود.
بعد از انجام شبیه سازی های متعدد بهترین فاصله بین المان ها ۶.۵ سانتی متر بدست آمده است که باعث می شود در طول کل باند فرکانسی اندازه VSWR نزدیک به مقدار یک بماند. زمانی که فاصله بین المان ها ۶.۵ سانتی متر باشد، زاویه بیم اصلی ۹۷.۲ درجه می باشد. باید توجه داشت که زوایای بیشتر از ۹۰ درجه یعنی راستای بیم اصلی به سمت تغذیه خم می شود و زوایای کمتر از ۹۰ درجه یعنی راستای بیم اصلی به سمت بار تطبیق گرایش پیدا می کند.

بدست آوردن دامنه تحریک و رسانایی شکاف ها

بعد از مشخص شدن فاصله بین المان ها همانطور که قبلا به آن اشاره شد نوبت به sample گیری از توزیع جریان تیلور بدست آمده، می باشد تا دامنه تحریک شکاف ها مشخص شود. برای این موضوع فاصله بین اولین شکاف تا نقطه تغذیه و آخرین شکاف تا بار تطبیق برابر با نصف فاصله بین شکاف ها یعنی ۳.۲۵ سانتی متر در نظر گرفته شده است. در این تحقیق منظور از طول آرایه، فاصله نقطه تغذیه در موجبر تا بار تطبیق می باشد. اما طول کل آرایه در حقیقت فاصله اولین شکاف تا آخرین شکاف می باشد. از این رو همانطور که بعدا دیده خواهد شد در صورتی که طراحی برای پهنای بیم ۱.۹ درجه می باشد، در نتایج شبیه سازی پهنای بیم آرایه ۲ درجه خواهد شد. چون با مسائل مطرح شده طول آرایه در حقیقت کمتر از مقدار طراحی در نظر گرفته می شود.
همانطور که گفته شد طول آرایه برای پهنای بیم ۱.۹ درجه تقریبا ۳.۸ متر بدست می آید. چون فاصله بین المان ها ۶.۵ سانتی متر می باشد تعداد کل شکاف ها با تقسیم ۳.۸ متر به ۶.۵ سانتی متر و بعد از گرد کردن ۵۸ می شود.
همانطور که در فصل پیش مطرح شد در طراحی آرایه های موج رونده باید درصدی از توان را در نظر گرفت که به بار تطبیق می رسد زیرا شکاف ها همه توان را نمی توانند تشعشع کنند. در این تحقیق فرض شده است که ۵ درصد توان به بار تطبیق می رسد.
با بهره گرفتن از روشی که در فصل پیش برای طراحی آرایه های موج رونده با فاصله یکنواخت میان عناصر مطرح شد ادامه برنامه متلب برای تعیین رسانایی های هرکدام از شکاف ها به صورت زیر نوشته شده است.
ادامه برنامه متلب برای تعیین رسانایی هرکدام از شکاف ها :
teta=input(‘scan angle from broade side in degree teta=’);
d=lw/(2*((lw/lg)-cosd(teta)))%…….distance between slots……….
%normalize condactance…………………………………..
for i=1:N
p(i)=I(i)^2;
end