طراحی و شبیه سازی یک نمونه آنتن یکپارچه پهن باند و همه جهته برای شناورهای دریایی

محورهای موضوعی : سیستمهای حمل و نقل

میثم واهب ¹ (کارشناس‌ارشد – گروه برق، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، واحد مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، مجلسی، اصفهان، ایران)
علی هاشمی ² (استادیار – گروه برق، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، واحد مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، مجلسی، اصفهان، ایران)
حسین امامی ³ (استادیار – گروه برق، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، واحد مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، مجلسی، اصفهان، ایران)
مهدی امامی ⁴ (دکترا – گروه برق، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه یزد، یزد، ایران)

تاریخ دریافت : 1394/07/24 تاریخ پذیرش : 1394/10/22 تاریخ انتشار : 1395/02/01

کلید واژه: آنتن یکپارچه پهن باند, شناورهای دریایی, آنتن همه جهته,

چکیده مقاله :

امروزه یکی از مسائل تخصصی و با اهمیت در ساخت شناورهای دریایی، طراحی سامانه ارتباط مخابراتی آنها است. همیشه این موضوع مطرح بوده که چگونه می‌توان ارتباط مناسبی برای شناورها در فواصل گوناگون و شرایط آب و هوایی مختلف دریا برقرار کرد، با توجه به اینکه محدودیت‌هایی همچون، حجم تجهیزات، وزن قابل تحمل و ... در شناورها همیشه وجود داشته است. یکی از قسمت‌های اصلی سامانه ارتباط مخابراتی شناورها، آنتن است. مشکل اصلی، استفاده از آنتن‌ها و دکل‌های گوناگون در شناور می‌باشد، زیرا نیاز است امواج با طول موج‌های مختلف و در مسیرهای گوناگون منتشر شوند. اگر بتوان آنتن را طوری طراحی کرد که با ابعاد مورد نظر و حتی‌الامکان کوچک، باند فرکانسی وسیع و همچنین همه جهات اطراف را پوشش داد، می‌توان گفت تا اندازه‌ای مشکل اشاره شده برطرف می‌گردد. هدف از این مقاله طراحی و شبیه‌سازی یک نمونه آنتن یکپارچه پهن‌باند و همه‌جهته است، که محدودیت‌ها و مشکلات فوق در شناور را تا حد مناسبی برطرف نموده و از تجمیع دو آنتن درباند فرکانسی HF1=3-30MHZو VHF2/UHF3=150-450MHZتشکیل شده است. این آنتن یکپارچه دارای مشخصات الکتریکی و فیزیکی (اهم)50=امپدانس ورودی، پلاریزاسیون خطی عمودی، VSWR4<2.5، (dBi)Gain-12، قطر حداکثر 18cm و ارتفاع حداکثر 538.2cm می‌باشد.

چکیده انگلیسی:

Nowadays one of the specialized and important issues in construction of marine floats is to design the communication telecom system between them. Always this issue has been posed how to establish an appropriate communication for floats in different distances and different weather conditions in the sea. Due to the restrictions, such as equipment size, weight bearing on the floats has always existed.One of the main parts of telecom communication system is antenna.The main problem, use antennas and Towers various in floats, As required, waves with different wavelength sand different routes to be published. If the antenna can be designed with small dimensions and possible,wide frequency range and also covered omni-directions, the problem has been mentioned above somewhat is resolved. The purpose of this paper is to design and simulate of a sample of integration broadband antenna and omni-directional, that resolve About restrictions above and Integration of two antennas in frequency range of VHF/UHF=150-450MHZ and HF=3-30MHZ with characteristics of 50ohm input impedance, linear vertical polarization, VSWR<2.5, antenna gain ranges between (-12)dBi to (4.8)dBi, the maximum antenna diameter of 18cm, and the maximum height of opened antenna of 538.2cm.

منابع و مأخذ:

[1] F. Eskandari, Z. Firoozeh, "Submarine integrated aantenna", National Conference on Science and Technology Under The Sea, Iran. 2007.

[2] C.A. Balanis, “Antenna theory analysis and design”, 3rd ed. Reading, New York: John Wiley, 2005. [E-book] Available

[3] J. Volakis, “Antenna engineering hand book”, 4th ed. Reading, New York: MCGRAW- Hill, 2007. [E-book] Available

[4]Y. Zhang, G. Fu "Research on a novel wide-band sleeve antenna”, IEEE Trans. on Antennas and Wierless Propagation, Vol. 4, pp. 1-4, Aug 2014.

[5] Y. Zhang, I. Glover, "Design of an ultra wideband VHF/UHF antenna for partial discharg detection", Proceeding of the IEEE/ICSPCC, pp.487-490, Gulin, Aug. 2014.

[6] W. Lin, Z. Shen "Broadband horizontally polarized HF antenna with extremely low profile above conducting ground", Proceeding of the IEEE/APSURCI, pp. 688-689, Orlando, July 2013.

[7] J. Qiu, Y. Zhang "Novel miniaturized broadband HF antenna", Proceeding of the IEEE/ICMMT, pp. 1-3, Shenzhen, May 2012.

[8] Y. Huang, K. Boyle, “Antennas from theory to practice”, Reading, New York: John Wiley, 2008. [E-book] Available

[9] Y. zhang, Z.Y. Hang, G. Fu, L. Yang, "Research on a novel wide-band sleeve antenna", Proceeding of theIEEE/URSIGASS,pp. 1-4, Beijing, Aug. 2014.

[10] J. Chu, C. Ruan, X. Liang, Y. Cui, "A small size broadband antenna used in VHF/UHF band," Proceeding of the IEEE/ISAPE, pp. 254-256, Kunming, Nov. 2008.

[11] F. Plonski, C. Gyenes, "Efficient HF submarine antennas", Proceeding of the IEEE/APS, pp. 1-4, San Diego, July 2008.

[12]L. Mattioni, G. Marrocco, "Design of a broadband HF antenna for multimode naval communications", IEEE Trans. on Antennas and Wierless Propagation, Vol. 4, pp. 179-182, June 2005.

[13] L. Mattioni, G. Marrocco, "Design of a broadband HF antenna for multimode naval communications to VHF/UHF ranges", IEEE Trans. on Antennas and Wierless Propagation, Vol. 6, pp. 83-85, March 2007.

[14] C. Bowick, “RF circuit design”, 2th ed. Reading, Amsterdam: Elsevier, 2008. [E-book] Available.

[15] W. Blodgett "3.5 to 30 MHZ automatic antenna impedance matching system", Ph.D. Dissertation, Dept. Elect. Eng., California Polytechnic Univ., USA, 2012.

[16] J. Yu, W. Dong, "Impedanc matching using the smith chart", Applied Mechanics and Materials, Vol. 701-702, pp. 1158-1161, Dec. 2014.

[17] D.L. Malkinski, “Advanced magnetic materials”, Win Chester:  Intech, 2012. [E-book] Available.

[18] D. Gavrila, H. Gavrila, "Dielectrice properties of the composite insulator mica epoxy", IEEE Trans. on Advanced Materials Research, Vol. 701, pp. 47-52, May 2013.