بررسی تمام‌موج میدان‌های دور و نزدیک یک شناور و استخراج میدان دور از داده‌های میدان نزدیک پراکنده‌ شده در باند فرکانسی ایکس

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 6، دوره 16، شماره 61، خرداد 1404، صفحه 97-110   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

فرزاد خواجه خلیلی^{* 1}؛ رضا جوکار²

¹مرکز طراحی آنتن- شرکت موج افزار فردا، اصفهان، ایران

²دپارتمان مهندسی برق- موسسه آموزش عالی کیان، شاهین شهر، اصفهان، ایران

چکیده

در این مقاله، به تشریح میدان­های دور و نزدیک یک شناور در محیط نرم­افزار تمام­موج فناوری شبیه­سازی کامپیوتری (CST)  پرداخته می­شود. در همین راستا، میدان دور به­کمک داده­های حاصل از میدان نزدیک پراکنده ­شده استخراج می­گردد. ابتدا به­منظور تبیین روش مورد استفاده برای محاسبه­ میدان نزدیک پراکنده ­شده، یک ساختار ساده (مکعب فلزی) شبیه­سازی می­شود. پس از آن، با شبیه­سازی تمام­موج یک شناور به ابعاد 1/23×20×8/130 سانتی­متر مکعب یا ³λ 10³×54/1 در فرکانس 5/8 گیگاهرتز از باند ایکس (X)، میدان­های دور و نزدیک آن با توجه به روش مذکور محاسبه و گزارش می­شود. در ادامه، میدان دور این شناور به­کمک داده­های موجود از میدان نزدیک پراکنده ­شده، به­دست می­آید. مشخصه سطح مقطع راداری این شناور نیز با استفاده از حل­کننده مجانبی نرم­افزار CST محاسبه می­گردد. بیشینه سطح مقطع راداری شناور در فرکانس 5/8 گیگاهرتز برابر با 51/2 متر مربع است. به­منظور محاسبه تمامی میدان­های الکتریکی دور و نزدیک، از حل­کننده حوزه زمان استفاده شده است. سادگی محاسبه­ میدان دور از میدان نزدیک که در این مقاله ارائه شده، باعث می­گردد که بتوان ساختارهای مشابه را نیز با استفاده از همین روش، مورد بررسی و تحلیل قرار داد.

کلیدواژه‌ها

باند ایکس؛ سطح مقطع راداری؛ شناور؛ میدان دور؛ میدان نزدیک

سایر فایل های مرتبط با مقاله

1838-Extended Abstract.pdf

مراجع

[1] A. Yaghjian, "An overview of near-field antenna measurements", IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 34, no. 1, pp. 30-45, Jan. 1986 (doi: 10.1109/TAP.1986.1143727).

[2] P. Petre, T.K. Sarkar, "Planar near-field to far-field transformation using an equivalent magnetic current approach", IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 40, no. 11, pp. 1348-1356, Nov. 1992 (doi: 10.1109/8.202712).

[3] O. Orgeira, G. León, N.J.G. Fonseca, P. Mongelos, O. Quevedo-Teruel, "Near-field focusing multibeam geodesic lens antenna for stable aggregate gain in far-field", IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 70, no. 5, pp. 3320-3328, May 2022 (doi: 10.1109/TAP.2021.3139093).

[4] M.A. Benchana, A. Khalfallaoui, S. Taba, A. Babouri, Z. Riah, "A hybrid equivalent source-particle swarm optimization model for accurate near-field to far-field conversion", Integration, vol. 89, pp. 134-145, Mar. 2023 (doi: 10.1016/j.vlsi.2022.12.001).

[5] R.R. Alavi, R. Mirzavand, A. Kiaee, P. Mousavi, "An adaptive data acquisition technique to enhance the speed of near-field antenna measurement", IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 70, no. 7, pp. 5873-5883, July 2022 (doi: 10.1109/TAP.2022.3145452).

[6] Y. Su, Z.N. Chen, "A radical transformation-optics mapping for flat ultra-wide-angle dual-polarized stacked GRIN MTM Luneburg lens antenna", IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 67, no. 5, pp. 2961-2970, May 2019 (doi: 10.1109/TAP.2019.2900346).

[7] T.K. Sarkar, A. Taaghol, "Near-field to near/far-field transformation for arbitrary near-field geometry utilizing an equivalent electric current and MoM", IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 47, no. 3, pp. 566-573, Mar. 1999 (doi: 10.1109/8.768793).

[8] Y. Zhang, Y. Jia, X. Liu, J. Li, "Research on near far field transform algorithm based on probe compe­nsat­ion", Journal of Physics, vol. 1827, pp. 1-6, Jan. 2021 (doi: 10.1088/1742-6596/1827/1/012135).

[9] B. Yan, S.A. Saoudy, B.P. Sinha, "A low cost planar near-field/far-field antenna measurement system", Proceeding of the IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium 1997, pp. 152-155, Digest, Montreal, QC, Canada, July 1997 (doi: 10.1109/APS.1997.630109).

[10] P.M. Morse, H. Feshbach, "Methods of theoretical physics", McGraw-Hill, New York, 1953, Chapter 13.

[11] Y. Rahmat-Samii, V. Galindo, R. Mittra, "A plane-polar approach for far-field construction from near-field measurements", IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. AP-28, no. 3, pp. 216-230, Mar. 1980 (doi: 10.1109/TAP.1980.1142316).

[12] L.I. Williams, Y. Rahmat-Samii, "Novel bi-polar planar near-field measurement scanner at UCLA", Proceeding of the IEEE/APS, pp. 1446-1449, London, Ontario, Canada, June 1991 (doi: 10.1109/AP­S.1­991.175122).

[13] F. Khajeh-Khalili, M.A. Honarvar, "Novel tunable peace logo planar metamaterial unit-cell for millimeter-wave applications", ETRI Journal, vol. 40, no. 3, pp. 389-395, June 2018 (doi: 10.4218/etrij.2018-0013).

[14] F. Khajeh-Khalili, M.A. Honarvar, M. Naser-Moghadasi, M. Dolatshahi, "High‐gain, high‐isolation, and wideband millimetre‐wave closely spaced multiple‐input multiple‐output antenna with metamaterial wall and metamaterial superstrate for 5G applications", IET Microwaves, Antennas and Propagation, vol. 15, no. 4, pp. 379-388, Mar. 2021 (doi: 10.1049/mia2.12055).

[15] F. Khajeh-Khalili, M.A. Honarvar, M. Naser-Moghadasi M. Dolatshahi, "Gain enhancement and mutual coupling reduction of multiple‐intput multiple‐output antenna for millimeter-wave applications using two types of novel metamaterial structures", International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, vol. 30, no. 1, pp. 1-9, Jan. 2020 (doi: 10.1002/mmce.22006).

[16] P. Shirvani, F. Khajeh-Khalili, M.H. Neshati, "Design investigation of a dual-band wearable antenna for tele-monitoring applications", AEU-International Journal of Electronics and Communications, vol. 138, pp. 1-8, Aug. 2021 (doi: 10.1016/j.aeue.2021.153840).

[17] W. Yeung, M. Narasimhan, M. Karthikeyan, "Evaluation of Fourier integrals using a FFT with improved accuracy and its applications", IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 33, no. 8, pp. 924-926, Aug. 1985 (doi: 10.1109/TAP.1984.1143325).

[18] C.H. Schmidt, T.F. Eibert, "Near-field to far-field transformation utilising multilevel plane wave represe­nt­ation for planar and quasi-planar measurement contours", IET Microwaves, Antennas and Propagation, vol. 4, no. 1, pp. 1829- 1836, Nov. 2010 (doi: 10.1049/iet-map.2009.0076).

[19] C. Apriono, N. Nofrizal, M.D. Firmansyah, F.Y. Zulkifli, E.T. Rahardjo, "Near-field to far-field transfo­rm­ation of cylindrical scanning antenna measurement using two dimension fast-Fourier transform", Proceeding of the IEEE/QiR, pp. 368-371, Nusa Dua, Bali, Indonesia, July 2017 (doi: 10.1109/QIR.201­7.816­8513).