آموزش طراحی آنتن های تشدید کننده دی الکتریک قسمت دوم : تاریخچه

نویسنده مطلب : ایمان اکبری
تاریخ ارسال : 2014-12-25 10:18:09

شروع آنچه که بعدها آنتن تشدید کننده عایقی نام گرفت به اوایل سال 1980 میلادی در دانشگاه هاستون  بر می گردد. Stuart Long و Liang Shen تحقیقاتشان بر روی تشعشع کننده های مدار چاپی را در وهله ی اول بر روی آنتن های ریزنواری دایروی که توسط اداره تحقیقات ارتش آمریکا  حمایت می شد، شروع کردند. از زمان شروع تحقیقات، تشخیص دادند که کارایی تشعشعی آنتن های ریزنواری در فرکانس های بالا به دلیل وجود تلفات اهمی ناشی از هادی و همچنین افزایش مقدارتوان تزویجی  به امواج سطحی (حمایت شونده توسط زیرلایه  عایقی)،  کمتر می شود. در همان زمان در اتحادیه مدار های مایکروویو  تشدید کننده های عایقی استوانه ای به عنوان قطعات ذخیره کننده انرژی به کار می رفتند. با این وجود، مشکلاتی در زمینه ی طبیعت نشت کنندگی این قطعات نیز گزارش داده می شد. برای بهره برداری از تشعشعی که توسط تشدیدکننده عایقی ایجاد می شد، تحقیقی بر روی تشعشع کننده انجام شد. بدین منظور در تحقیقات مورد نظر، پچ  و زیرلایه عایقی را که در زیر تشعشع کننده عایقی قرار داشتند، برای کاهش منابع اتلاف و انتخاب طراحی نهایی به گونه ای که میدان های انتشار یافته حداکثر شوند، حذف کردند. تقریبا در همین زمان Long به عضویت آزمایشگاه هری دایموند  ارتش امریکا در آمد و پیشنهاد تحقیق و مطالعه بر روی تشعشع کننده جدید برای پروژه اش را مطرح کرد. محاسبات تئوری اولیه با فرض اینکه دیواره ها ی استوانه ای شکل رسانای مغناطیسی کامل  هستند، انجام شد. در همان زمان تحقیقات تجربی و عملی بر عهده گرفته شد، میله های موجود از مواد عایق گوناگون به قطعه های استوانه ای برش داده شد و سوراخ هایی به منظور قرار دادن تغذیه پروب کواکسیال  مته زده شد و استوانه عایقی بر روی صفحه زمین رابط سوار شد و سپس اندازه گیری ها ی مربوط به امپدانس ورودی و الگوی تشعشعی  انجام شد. این آزمایش ها، پیش بینی های تئوری از قبیل چگونگی انتخاب ابعاد و ثابت عایقی آنتن برای رسیدن به فرکانس تشدید مورد نظر و کارایی بهینه آنتن و همچنین این موضوع که حداکثر جهت انتشار، عمود بر صفحه¬ی زمین است را تائید کردند. همچنین عرض باند امپدانسی این تشعشع کننده جدید، بزرگتر از آنتن ریزنواری متناظر مشاهده شد. وقتی Long در پاییز 1981 میلادی به دانشگاه بازگشت، دانشجوی جدید Mark McAllister تازه در مرحله شروع برنامه تحقیقاتی خود بود، Long به همراه او تحقیقات اصولی تری را بر روی این ساختار ها شروع کرد. به عنوان مثال از مواد گوناگونی بهره جست و مکان و طول پروب تغذیه را تغییر داد تا عمل تطبیق امپدانسی را بهبود بخشد. بعلاوه هر دو ساختار مستطیلی و نیم کره ساخته و اندازه گیری های مربوطه نیز انجام شدند. اولین مقاله تحت عنوان آنتن حفره تشدید عایقی استوانه ای توسط آن ها ارائه شد که در شکل زیر ساختار هندسی این آنتن مشاهده میکنیم.


اما در واقع این مقاله، بعد از مقاله دیگری با نام آنتن تشدید کننده عایقی مستطیلی چاپ شد. در همین مقاله بود که برای اولین بار از نام آنتن تشدید کننده عایقی استفاده شد و اولین مقاله ای بود که در آن به ساختاری تحت عنوان آنتن تشدیدکننده عایقی  ارجاع داده  می شد. سومین مقاله در این زمینه به آنتن عایقی به شکل نیم کره اختصاص دارد.
 مقالات بعدی به سرعت نام این نوع از تشعشع کننده ها را به عنوان آنتن¬های تشدیدکننده عایقی یا به اختصار DRA ها، به عنوان نام استاندارد برگزیدند. آنتن های تشدید کننده عایقی با تغذیه ریزنواری و تغذیه هم¬صفحه، توسط، Roger Kranenburg، دانشجوی دوم Long، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت و مقالاتی در این زمینه ارائه شد.
در اواخر 1980 و اوایل 1990 میلادی چندین محقق دیگر نیز در نقاط مختلف دنیا شروع به تحقیق و توسعه این تشعشع کنندها کردند. اولین مقاله خارج از دانشگاه هاستون توسط Haneishi و همکارانش در دانشگاه سایتاما ی ژاپن ارائه شد. اندکی بعد محققان در دانشگاه می سی سی پی  و مرکز تحقیقات مخابراتی  در اوتاوا  شروع به گزارش نتایج تحقیقات کردند. برخی از اولین مقالات تالیف شده در این خصوص در دانشگاه می سی سی پی توسط افرادی همچون Kishk، Glisson، Kajfiz، Ahn، Eisherbeni و Junker انجام شده است. افرادی از کانادا همچون Ittpiboon، Mongia، Anter، Barthia، Petosa، Cuhaci و Roscoe نیز مقالاتی در این زمینه داشته اند. اندکی بعد حجم بسیار زیادی از تحقیقات در این زمینه توسط دانشگاه شهر هنگ کنگ  به سر پرستی Leung و Luk منتشر شد. بعدها در اواسط سال 1990 میلادی Drossos، Wu و Davis در منچستر  شروع به نوشتن یک سری از مقالات در زمینه DRA ها کردند. در سه دهه اخیر، خیلی از جنبه های DRA ها تحقیق و بررسی شدند. شکل های گوناگون به همراه ساختارهای تغذیه مختلف پیشنهاد شدند و تکنیک هایی به منظور افزایش عرض باند و ایجاد پلاریزاسیون دایروی و تغییر الگوی تشعشعی گسترش یافتند. روش های تحلیل متعددی برای کمک به طراحان و بهره برداری از DRA ها در آرایه ها به کار گرفته شدند
. تحقیقاتی برای استفاده از این آنتن ها در ایستگاه های پایه  در مقالاتی هانجام گرفت. تلاش هایی برای کاهش حجم آنتن های تشدیدکننده عایقی با استفاده از صفحه هادی الکتریکی محدود  و واسط با ثابت دی الکتریک بالا انجام گرفت که در این مقاله کاهش حجم 75 درصد حاصل گشته است.
روش های مختلفی برای افزایش پهنای باند آنتن تشدیدکننده عایقی همچون کاهش ثابت عایقی، استفاده از المان های پارازیتی ، چند بخشی  کردن آنتن، ایجاد فاصله هوایی  بین آنتن و صفحه زمین و روش دو تشدیدی  مورد بررسی قرار گرفته اند. اخیرا مقالاتی نیز به بررسی مدهای مرتبه بالاتر آنتن های تشدیدکننده عایقی پرداخته¬اند، مدهای مرتبه بالاتر آنتن تشدیدکننده عایقی مستطیلی و مد های مرتبه بالاتر آنتن تشدیدکننده عایقی استوانه ای بررسی شده اند.

برچسب ها [ آنتن، تشدید کننده، دی الکتریک، رزونانسی، عایقی، dielectric resonator antenna، تاریخچه، dra ]

نظرات

TALA
سپاسگزارم از متنیی که گذاشتید ساده و روان بود ایا درباره تشدید کننده های عایقی برای فیلترهای باند X مطلبی دارید که استفاده کنیم لطفا راهنمایی بفرمایید

ایمان
خواهش میکنم. این مطالب در حقیقت قسمتی از ترجمه کتاب Dielectric resonator antenna handbook هست که بنده ترجمه کردم ولی به دلیل پاره ایی از مشکلات فعلا چاپ نمیکنم. تشدید کننده های مایکرویوی خیلی قدیمی تر هستند و در مراجع بسیاری مثل pozar یا collin می تونید مطالب مرتبط رو پیدا کنید.

نظر جدید
172
تعداد اعضا
filter picture
antenna picture