پروژه:      
فهرست مطالب                                                     
عنوان            صفحه
I چکیده........................................................................................................................................................................................
 
فهرست مطالب.......................................................................................................................................................................... II
 
فرهنگ اختصارات.................................................................................................................................................................. IV
 
فهرست اشکال........................................................................................................................................................................... 1
 
فصل 1  مشخصات تشعشعي يک آنتن...................................................................................................................................... 5
1-1) مقدمه ............................................................... ...................................................... ...................................................... 5
1-2) تقسيم بندي نواحي اطراف يک آنتن .......................................................... .....................................................................5
1-3) شدت تشعشعي آنتن.............................................................................. ..........................................................................6
1-4) نمودارهاي تشعشعي............................................................................... ..........................................................................7
................................................................... ....................................................................10 HPBW 1-5) پهناي تابه نيم توان
يک آنتن ........................................................ .............................................................11VSWR 1-6) پهناي باند فرکانسي و
1-7) بهره جهتي آنتن ..................................................................................... .......................................................................12
1-8) سمتگرايي ............................................................................................ .........................................................................13
1-9) بازده تشعشعي آنتن ................................................................................. .....................................................................13
) .......................................................................... .......................................................................13g 1-10) بهره يا گين آنتن (
1-11) امپدانس ورودي آنتن ............................................................................ ......................................................................14
1- 12) قطبش موج .................................................................................... ...........................................................................14
1-13) ضریب کیفیت (Q) در مدارات سری....................................................... ...................................................................15
فصل 2-  آنتن های تلفن همراه............................................................................ ...................................................................17
2-1) مقدمه.................................................................................................. ...........................................................................17
2-2) آنتن کوچک چيست ؟ ............................................................................ ......................................................................17
2-3) آنتن F معکوس و عملکرد یک آنتن تلفن همراه ............................................. .............................................................18
2-4) شاسي در گوشي موبايل  ........................................................................ ......................................................................21
2-5) آنتنهاي سيمي..................................................................................... ...........................................................................22
2-6) موقعيت آنتن در موبايل........................................................................ .........................................................................24
2-7) حجم آنتن.......................................................................................... ...........................................................................27
2-8) انواع کلاسهاي آنتنهاي موبايل.................................................................. .....................................................................29
فصل 3 – توصیف کیفی و تحلیل عملکرد آنتن PIFA ............................................. ...........................................................34
3-1) مقدمه.............................................................................................. ...............................................................................34
3-2) تغييرات پورت زمين  و تاثير آن روي آنتن PIFA در گوشي موبايل....................... .....................................................34
3-3) تحليل آنتن PIFA  با استفاده از مدل هاي معادل ............................................ ............................................................41
3-4 ) روش تحليل عملکرد آنتن PIFA در اين پژوهش........................................... ............................................................43
3-5) شبيه سازي يک آنتن مونوپل به کمک نرم افزار HFSS .................................. ...........................................................44
فصل 4 –  نحوه طراحی آنتن PIFA در این تحقیق................................................. ..............................................................48
4-1) مقدمه............................................................................................... ..............................................................................48
4-2) طراحي اوليه آنتن................................................................................. ..........................................................................48
4-3) تبديل آنتن PIFA   تک باند به دو باند........................................................ ................................................................53
4-4) بهينه سازي آنتن طراحي شده................................................................... ......................................................................55
4-5)جمع بندی........................................................................................... ............................................................................66
فهرست اشکال
فصل اول – مشخصات تشعشعی یک آنتن
 
شکل1-1 نواحي اطراف يک آنتن    5
شکل1-2 ميدانها در فاصله دور و نزديک آنتن    6
شکل1-3  عنصر زاويه فضايي    7
شکل1-4  نمودار قطبی پرتو تشعشعی  صفحه H    8
شکل1-5 نمودار سه بعدی پرتو تشعشعی    8
شکل1-6 یک نمونه نمودار قطبی پرتو توان    9
شکل1-7 ضریب پرتو یک منبع خطی یکنواخت    10
شکل1-8  الف)قطبش خطی افقی  ب)قطبش خطی قائم پ)قطبش دایروی راستگرد ت)قطبش دایروی چپگرد     
     ج) قطبش بیضوی چپگرد ث) قطبش بیضوی راستگرد..................................................................................15
 
فصل دوم-  آنتن های تلفن همراه
 
شکل 2-1 آنتنهای قرار گرفته روی زمین    19
شکل 2-2 انواع آنتن های L وارون    19
شکل2-3 شبیه سازی الگوی تشعشعی  و میدان E یک گوشی تلفن نوعی در فرکانس MHz 900    20
شکل2-4 شبیه سازی الگوی تشعشعی  و میدان E یک گوشی تلفن نوعی در فرکانس MHz 1800    21
شکل2-5 (الف) آنتن مونو پل (ب) آنتن  Lوارون  (ج) آنتن  Fوارون    22
شکل 2-6 شکل اولیه آنتن  Fوارون مسطح    23
شکل2-7 انواع موقغیت آنتن در گوشی تلفن همراه    25
شکل 2-8  انواع موقعیت آنتن روی گوشی های کشویی    26
شکل 2-9 رابطه ميان طول شاسی آنتن و پهناي باند در فرکانس MHz1850    27
شکل2-10 رابطه ميان طول آنتن و پهناي باند در فرکانس MHz890    28
شکل 2-11 رابطه ميان طول آنتن و پهناي باند در فرکانس MHz1850    28
شکل 2-12 (الف)دو قطبی (ب) دو قطبی تا شده (ج) حلقه    29
شکل 2-13  نمونه ای از یک آنتن شلاقی.........................................................................................30
شکل 2-14  نمونه هایی از آنتن پیچشی قرار گرفته در گوشی تلفن همراه...................................................30
شکل 2-15 یک نمونه آنتن درونی تک باند.......................................................................................31
شکل 2-16 (الف) تشعشع کننده باند بالا  (ب) تشعشع کننده باند پایین (ج) مونوپل    31
شکل 2-17  نمایی از یک نمونه آنتن مرکب......................................................................................32
فصل سوم – توصیف کیفی و تحلیل عملکرد آنتن PIFA
 
شکل 3-1 (الف) صفحه زمین متعارف (ب) صفحه زمین اصلاح شده (تمام ابعاد به میلیمتر است )    34
شکل 3-2 آنتنPIFA دو باند(الف)صفحه زمین متداول (ب) صفحه زمین اصلاح شده(تمام ابعاد به میلیمتر است)    36
شکل 3-3 VSWR  اندازه گیری شده و محاسبه شده بر حسب فرکانس برای آنتن PIFA تک باند (الف)روی صفحه زمین متداول (ب) روی صفحه زمین اصلاح شده    37
شکل 3-4 الگوی تشعشعی محاسبه شده آنتن PIFAتک باند در فرکانس MHz910 (الف) صفحه زمین متداول (ب) صفحه زمین اصلاح شده    38
شکل 3-5  نمودار VSWR آنتن دو باند(الف) باند MHz900 (ب) باند 1800MHz    40
شکل 3-6  الگوی تشعشعی محاسبه شده برای آنتن دو باند در فرکانس MHz 1920 (الف)صفحه زمین متداول (ب) صفحه زمین اصلاح شده    41
شکل 3-7 نمای کناری آنتن PIFA    41
شکل 3-8  مدل خط انتقال برای آنتن PIFA    42
شکل 3-9  (الف) نتایج شبیه سازی (ب)نتایج مدل خط انتقال    43
شکل 3-10 نمای کلی یک آنتن مونوپل ساده    44
شکل 3-11  نمودارVSWR آنتن طراحی شده    45
شکل3-12 نمودارre (Z) آنتن طراحی شده 45
شکل 3-13 نمودار الگوی تشعشعی آنتن به ازای phi=0 46
شکل 3-14 پرتو تشعشعی آنتن بصورت سه بعدی در فرکانس MHZ900    46
 
فصل چهارم –  نحوه طراحی آنتن PIFA در این تحقیق
 
شکل 4-1  نمایی از آنتن PIFA اولیه طراحی شده    49
شکل 4-2  نحوه اتصال آنتن به جعبه گوشی تلفن همراه    49
شکل 4-3 نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900    50
شکل 4-4  نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900    51
شکل 4-5 نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900    51
شکل 4-6 نمودار Im(Z) در اطراف فرکانس MHZ900    52
شکل 4-7  نمودار  VSWR در باند MHZ 900    52
شکل 4-8 نمایی از آنتن در صفحه X-Y    53
شکل 4-9 نمایش گرافیکی میدان E در باند 900MHZ    54
شکل 4-10 نمایش گرافیکی میدان E در باند 1800MHZ    54
شکل 4-11  نمودار VSWR نسبت به تغییر در ارتفاع آنتن    55
شکل 4-12  نمودار VSWR نسبت به تغییر در محل تغذیه روی باند 1800MHZ و 900MHZ    56
شکل 4-13  نمودار VSWR  نسبت به تغییر در فاصله بین دو شکاف روی باند 1800MHZ    57
شکل4-14  نمودار VSWR  نسبت به تغییرات فاصله دو شکاف نسبت به منبع با حفظ فاصله بین دو شکاف روی باند 1800MHZ    57
شکل 4-15  نمودار VSWR آنتن به ازای مقادیر مختلف پهنای اتصال کوتاه در باند MHz900.......................58
شکل 4-16  نمودار VSWR آنتن به ازای مقادیر مختلف پهنای اتصال کوتاه در باند MHz1800......................58
شکل 4-17 نمای کلی از آنتن طرا حی شده..................................................................................... 59
شکل 4-18  نمایی از آنتن در صفحه X-Y...................................................................................... 59
شکل 4-19  نمایی از آنتن در صفحه Z-X    60
شکل 4-20  نمایی از آنتن در صفحه Z-Y    60
شکل 4-21 آنتن طراحی شده در حضور جعبه رسانا    61
شکل  4-22  VSWR  آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند 900MHz    61
شکل 4-23  VSWR  آنتن قبل از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800    62
شکل  4-24  VSWR  آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz900    62
شکل  4-25  VSWR  آنتن بعد از اضافه شدن جعبه رسانا در باند MHz1800……………………………….62
شکل 4-26  نمودار تشعشعی آنتن به dB در فضای آزاد به ازای phi=90  قبل از اضافه شدن جعبه رسانا( نرمالیزه نشده)....................................................................................................................................64
شکل 4-27  نمودار تشعشعی آنتن به dB در فضای آزاد به ازای phi=90  بعد از اضافه شدن جعبه رسانا( نرمالیزه نشده)...................................................................................................................................64
شکل 4-28  نمودار تشعشعی آنتن به صورت سه بعدی در فرکانس MHZ 900.........................................65
شکل 4-29 نمودار تشعشعی آنتن به صورت سه بعدی در فرکانس MHZ 1800 ........................................65
 
-1) مقدمه 
انتقال امواج الکترومغناطيسي مي تواند توسط نوعي از ساختارهاي هدايت کننده امواج (مانند يک خط انتقال يا يک موجبر) صورت گيرد و يا مي تواند از طريق آنتنهاي فرستنده و گيرنده بدون هيچ گونه ساختار هدايت کننده واسطه اي انجام پذيرد. عوامل مختلفي در انتخاب بين خطوط انتقال يا آنتنها دخالت دارند. بطور کلي خطوط انتقال در فرکانسهاي پايين و فواصل کوتاه عملي هستند. با افزايش فواصل و فرکانسها تلفات سيگنال و هزينه‌هاي کاربرد خطوط انتقال بيشتر ميشود و در نتيجه استفاده از آنتنها ارجحيت مي يابد]1
 
در حدود سالهاي 1920 پس از آنکه لامپ تريود براي ايجاد سيگنالهاي امواج پيوسته تا يک مگاهرتز بکار رفت، ساخت آنتنهاي تشديدي (با طول موج تشديد) مانند دوقطبي نيم موج امکان يافت و در فرکانسهاي بالاتر امکان ساخت آنتنها با ابعاد و اندازه ي فيزيکي در حدود تشديد (يعني نيم طول موج) فراهم شد. قبل از جنگ دوم جهاني مولدهاي سيگنال مگني‌ترون و کلايسترون و مايکروويو (در حدود يک گيگاهرتز) همراه با موجبرهاي توخالي اختراع و توسعه يافتند. اين تحولات منجر به ابداع و ساخت آنتنهاي بوقي شد. در خلال جنگ دوم جهاني يک فعاليت وسيع طراحي و توسعه براي ساخت سيستم‌هاي رادار منجر به ابداع انوع مختلف آنتنهاي مدرن مانند آنتنهاي بشقابي (منعکس کننده) عدسي‌ها و آنتنهاي شکافي موجبري شد]1
 
امروزه گستره وسيعي از انواع مختلف آنتنها در مخابرات سيار و سيستمهاي بيسيم در حال استفاده اند و کماکان رقابت در زمينه کوچک کردن ابعاد آنتنها و بهينه کردن مشخصات تشعشعي آنها ادامه دارد. در اين بخش به‌طور خلاصه به مرور اصول، تعاريف مشخصات تشعشعي آنتنها پرداخته شده است.
1-2) تقسيم بندي نواحي اطراف يک آنتن 
فضاي اطراف يک آنتن به دو ناحيه تقسيم ميشود. اولين ناحيه بعد از آنتن، ناحيه آنتن و ناحيه خارج از آن، ناحيه بيروني ناميده ميشود. مرز دو ناحيه کره اي است که مرکزش، مرکز آنتن وسطح آن از دو انتهاي آنتن عبور ميکند. نسبت اين کره مرزي به آنتن نيم موج دو مخروطي متقارن در شکل 1-1 نشان داده شده است ]2
 
مناسب است که نمودارهاي تشعشعي را نرماليزه (بهنجار) کنيم به طوري که حداکثر اندازه اش برابر واحد شود. براي نرماليزه کردن يک نمودار به صورت زير عمل ميکنيم: اندازه ميدان يا توان در هر نقطه از نمودار را بر ماکزيمم مقدار آنها تقسيم ميکنيم . بدين صورت نمودار نرماليزه شده بدست مي آيد . به عنوان مثال براي يک منبع در امتداد محور Z که ميدان E اش تنها يک مولفه   دارد، نمودار ميدان نرماليزه شده، به صورت زير تعريف ميشود:
(1-1)
  حداکثر اندازه   روي سطح کره به شعاع   است. البته  مستقل از   است.
يک نمونه نمودار توان تشعشعي يک آنتن بصورت يک نمودار قطبي در شکل زير رسم شده است. گلبرگ يا تابه اصلي   شامل جهت حداکثر تشعشع ميباشد. گلبرگ هاي کوچکتر ديگري موسوم به گلبرگهاي فرعي   نيز در نمودار تشعشع وجود دارد. يک گلبرگ کناري   را به عنوان يک گلبرگ تشعشع در هر جهت غير از جهت گلبرگ اصلي تعريف ميکنيم]1[.
بصورت فاصله زاويه اي بين دو نقطه روي تابه اصلي در پرتو توان بوده که اندازه توان نصف حداکثر اندازه آن است. بنابراين: 
(3-1)                           
   و    به ترتيب زواياي نقاط در طرف چپ و طرف راست حداکثر تابه اصلي هستند که پرتو توان نصف اندازه حداکثرش است]1[.
آنتنها مي توانند پهلو آتش   يا سرآتش   باشند. حداکثر اندازه تابه اصلي يک آنتن پهلو آتش در جهتي عمود بر صفحه شامل آنتن است. حداکثر اندازه تابه اصلي يک آنتن سرآتش موازي صفحه شامل آنتن ميباشد
1-6)  VSWR و پهناي باند فرکانسي يک آنتن
قبل از تعريف VSWR مفهوم خط انتقال پاياندار را توضيح مي دهيم.
يک خط انتقال بدون اتلاف منتهي به بار دلخواه    را در نظر بگيريد که در راستاي محور Z قرار دارد به طوري که مبدا در محل بار قرار داشته باشد. منبعي در Z هاي منفي (Z<0) موج ولتاژ تابشي   ( ، که   فرکانس زاويه اي،   ضريب الکتريکي و   ضريب مغناطيسي مي باشند. ) را توليد مي ميکند که در جهت +Z  حرکت ميکند. طبق تعاريف خط انتقال نسبت ولتاژ رفت به جريان رفت براي اين موج رونده در جهت +Z برابر امپدانس مشخصه  خط   است. اما اگرخط به بار   منتهي شده باشد، نسبت ولتاژ كل به جريان كل در محل بار برابر...