وبلاگ

از زمانی که خطوط مایکرواستریپ در مایکرویو به کار رفت، دیده می شد که مقداری از توانی که به خط وارد می شود به صورت تشعشع تلف می شود. به همین دلیل ساختار آنتن مایکرواستریپ ابداع گردید.
نخستین تحقیقات در زمینه آنتن مایکرواستریپ (مدار چاپی) در آمریکا توسط Deschamps در سال 1953 و در فرانسه Baissiont و Gutton در سال 1955 منتشر گردید. اما عملا زمان زیادی حدود 20 سال طول کشید تا در سال 1970 توسط Mowell و Munson اولین آنتن ساخته شد که به زمان با تحقیقات زیادی که در مورد آرایه های این نوع آنتن انجام گرفت انواع مختلفی از آنها به دست آمده است. بعضی از انواع این آنتن ها نظیر دی پل چاپی، شکافی چاپی، دی پل خم شده چاپی قبل از طرح ایده آنتن های مدار چاپی ساخته شده بودند. سپس با عنوان شدن این موضوع آنتن های بالا نیز با کمی تغییر در این ساختار به کار گرفته شدند. آنتن های مایکرواستریپ با توجه به مزایای زیادی مانند قیمت پایین سازگاری با مدارات چاپی وزن و حجم کم، ساخت آسان، باعث شده که به زمان کاربردهای فراوانی در میان آنتن های مایکروویو داشته باشد.
آنتن های مایکرواستریپ نسبت به آنتن های دیگر مزایای زیادی دارند. مزایای اصلی آن عبارتند از:
1- به دلیل نازک بودن قطر این آنتن می تواند به راحتی بر روی بدنه هواپیما و ماهواره یا موشک نصب شود.

2- سطح مقطع پراکندگی آن کم است.

3- با تغییر محل تغذیه می توان پلاریزاسیون های مختلف خطی، دایره ای راست گرد و چپ گرد را به وجود آورد.
4- حجم کم و وزن کم این نوع آنتن.
5- هزینه ناچیز ساخت این آنتن ها به طور انبوه.
6- این نوع آنتن با چند فرکانس کار (Dual frequency) قابل ساخت است.
7- به دلیل سازگاری با مدارات مخابراتی و قابلیت ساخت این نوع آنتن روی بردها، مجموعه مدارها و آنتن را در یکجا می توان جمع نمود.
8- خط تغذیه و شبکه تطبیق همزمان با ساختن آنتن قابل ساخت می باشد.
این مزایا باعث گردیده که کاربرد این نوع آنتن در رنج فرکانس 50GHz – 100MHz گسترش یابد.
اما این آنتن ها دارای محدودیت های اساسی نیز می باشند که از مهمترین آن می توان به پهنای باند باریک آن اشاره کرد. این پهنای باند به فاصله بین المان تشعشع کننده و صفحه زمین وابسته است. هرچند فاصله کمتر باشد پهنای باند نیز کمتر خواهد بود.
توان تشعشعی آنتن مایکرواستریپ ارتباطی به ضخامت لایه عایق ندارد و مستقل از آن می باشد. یکی دیگر از محدودیت های مهم این نوع آنتن ها تلفات خطوط تغذیه است. شبکه تغذیه این نوع آنتن ها معمولا همراه با المان تشعشع کننده بر روی لایه عایق چاپ می شوند. که باعث افزایش تلفات توان می گردد.
انتقال و تلف شدن توان به علت وجود امواج سطحی در لایه عایق از یک خط به خط دیگر یکی از محدودیت ها و عیوب آنتن مایکرواستریپ می باشد.
به طور کلی می توان معایب آنتن مایکرواستریپ را به صورت زیر خلاصه کرد:
1- محدودیت و داشتن حداکثر گین قابل دسترس از آنتن در حدود 20dB
2- پهنای باند باریک
3- بین خط تغذیه و تشعشع کننده، ایزولاسیون کمی وجود دارد.
4- توان خروجی پایین.
5- تلفات بالا که در نتیجه باعث کاهش گین می شود.
6- تحریک شدن امواج سطحی.

در فصل دوم، در فصل سوم مدل دایورسیتی پلاریزاسیون در ترمینال موبایل با و بدون در نظر گرفتن اثرات آنتن ها درموبایل ارائه می شود. در فصل چهارم عملکرد این نوع دایورسیتی در کانال های با فیدینگ رایلی مورد بحث قرار می گیرد و بالاخره در فصل پنجم، دایورسیتی پلاریزاسیون سه شاخه در محیط های indoor معرفی می شود و با استفاده از نتایج عملی، مفید بودن استفاده از این روش نشان داده می شود.

فصل اول

بررسی انواع دایورسیتی
دایورسیتی روشی است که با استفاده از آن چندین سیگنال روی مسیرهای با فیدینگ مستقل و حامل اطلاعات یکسان تولید می شوند، که در گیرنده با ترکیب کردن این سیگنال ها، اثرات شدید فیدهای عمیق کاهش می یابد. به عبارت دیگر، دایورسیتی با دریافت چندگانه روشی است که برای مقابله با فیدینگ بکار می رود و عبارت است از روش دستیابی به بیش از یک سیگنال در ورودی گیرنده، به طوری که سیگنال های مختلف از نظر مشخصات آماری دارای فیدینگ تقریبا مستقل از هم باشند. در اینصورت، چنانچه یکی از سیگنال ها دستخوش فیدینگ شود، به احتمال بسیار زیاد در بین سایر سیگنال ها می توان سیگنالی را یافت که دارای فیدینگ با عمق زیاد نباشد. تعداد سیگنال های مختلف موجود در ورودی گیرنده را مرتبه دایورسیتی می گویند.
برخی از خصوصیات دایورسیتی عبارت است از:
1- کاهش عمق فیدینگ سیگنال ترکیبی که از ترکیب سیگنال های مختلف تشکیل شده است.
2- افزایش قابلیت اعتماد تجهیزات.
3- بهبود معیار کیفیت سیستم یا نسبت سیگنال به نویز سیگنال ترکیبی در مقایسه با هر یک از سیگنال ها.
از آنجایی که احتمال داشتن دو فید عمیق برای دو سیگنال مستقل در یک لحظه ناچیز است، اثرات فیدینگ با تلفیق دو سیگنال فوق بطور مؤثری کاهش پیدا می کند.

در سالهای اخیر با پیشرفت فن آوری چند رسانه ای ها (multi media) به تدریج نیاز به ارتباطات بیسیم بطور فزاینده ای افزایش یافته است. از اینرو نیاز به فن آوری های جدید در زمینه مخابرات الكترونیكی احساس میشود. از این رو تحقیقات زیادی روی ایجاد لایه فیزیكی جدید برای شبكه های انتقال داده بیسیم در دست انجام میباشد. شاید در حال حاضر و پس از اینكه فن آوری Bluetooth بدلیل نرخ داده پایین و مصرف توان بالا نتوانست جوابگوی خوبی برای مخابرات داخلی (indoor) با فاصله کم (در حد چند متر) و با نرخ داده بالا باشد، تقریبا بیشترین توجه در مراكز دانشگاهی و صنایع مخابرات الكترونیكی روی مخابرات فرا پهن باند ((Ultra Wide Band(UWB) متمركز شده است. اساس این نوع مخابرت بر انتقال پالسهای كوتاه (در حد چند صد پیكو ثانیه) مدوله شده بدونه حضور حامل استوار است. در یك نگاه كلی مصرف توان كم، بخاطر عدم حضور حامل و نرخ داده بالا بخاطر زمان كوتاه پالسها از مزایای این نوع مخابراتی میباشد. اولین باری كه از پالس برای مخابره داده استفاده شد توسط ماركونی در اوایل قرن بیستم بود. پالس ایجاد شده توسط ماركونی بوسیله قوس الكتریكی در یك شكاف بین دو الكترود با فاصله كم ایجاد شد. بدلیل محدودیت های فن آوری ایجاد پالسهای با زمان كوتاه و هزینه بالای تا همین سالهای اخیر روش مخابرات پالسی فقط به كاربردهای خاصی مثل رادار محدود شد. ولی اخیرا با پیشرفتهای فن آوری VLSI و كاهش هزینه ادوات نیمه هادی با سرعت بالا، ایجاد و انقال و دریافت پالسهای كوتاه با ادوات نیمه هادی ارزان مثل فن آوری CMOS ممكن و مقرون به صرفه شده است. از این رو برای نخستین بار در سال 2002 در ایالات متحده امریكا و توسط FCC قوانینی برای انتشار سیگنال های UWB منتشر شد كه بر خلاف قوانینی كه قبلا توسط DARPA به صورت خیلی محطاطانه وضع شده بود، امكان استفاده از این سیگنالها را برای انتقال داده فراهم كرد. از این رو در این پایان نامه، سیگنال UWB را از لحاظ تعریف، ایجاد، چگالی طیفی توان، برآورده کردن نقاب

 انتشار، شكل پالس، انتشار روی كانال، دریافت و آشكار سازی به طور مفصل مورد برسی قرار داده و ساختارهای گیرنده های ممكن برای دریافت و آشكار سازی این سیگنال را مورد مقایسه و برسی قرار خواهیم داد.

فصل اول
تعریف سیستم رادیوئی فراپهن باند
1-1- پهنای باند کسری
اولین کاربرد واژه فراپهن باند در دانش مربوط به رادار بوده است و در مورد امواج الکترومغناطیسی با پهنای باند انرژی کسری تقریبا بزرگتر از 0/25 – 0/2 بکار می رفته است. برای فهم بهتر این تعریف ابتدا باید پهنای باند انرژی شکل موج را تعریف کرد. اگر E را انرژی لحظه ای شکل موج فرض کنیم، می توان پهنای باند انرژی را به وسیله فرکانس های fH و fL مشخص کرد. fH و fL به ترتیب حد بالایی و پایینی فاصله ای هستند که عمده انرژی لحظه ای E (تقریبا بیش از 90%) در داخل آن قرار گرفته است. عرض این فاصله یعنی fH – fL را پهنای باند انرژی می نامند.
در علوم مربوط به رادارهای UWB اساس بر انتشار امواجی است كه از دنباله هایی از پالسهای خیلی كوتاه تشكیل شده اند. منظور از خیلی كوتاه مدت زمان پالس ها است كه حدود چند صد پیكو ثانیه است. این اصول انتقال پالسی رادارها را میتوان در زمینه های مخابراتی انتقال داده بكار برد.
با فرض اینكه اطلاعاتی كه بوسیله سیستم مخابراتی باید منتقل شود به فرم دیجیتال و بصورت دنباله ای از اعداد دو دویی باشد، می توان اطلاعات هر بیت (0 یا 1) را به وسیله یک پالس یا چند پالس در حالت تکرار کد منتقل کرد. تکرار پالس برای ارائه یک تک بیت موجب افزایش صحت برای هر بیت می شود به همین جهت اخیرا (2002) نخستین قوانین در این مورد در ایالات متحده آمریکا توسط FCC منتشر شد. که مفاهیم UWB را به تکنیک های انتقال پیوسته گسترش می دهد. در بخش های بعدی مفصل در این باره بحث خواهد شد. در اینجا بیشتر به مسائل انتقال پالسی می پردازیم. قابل ذكر است كه E به عنوان انرژی لحظه ای باید روی فاصله ای که با مدت زمان پالس مطابقت دارد محاسبه شود. اگر تصمیم در مورد یک تک بیت مستلزم پردازش چندین پالس باشد، که معمولا هم همینطور است، E مربوط می شود به انرژی كلی همه پالسهای پردازش شده كه در تصمیم روی یك بیت درگیر هستند زیرا تاثیر نویز در گیرنده باید با توجه به انرژی سیگنال مورد استفاده محاسبه شود.