Loading...

Investigation of Magnetodielectric Resonator Antenna Including Gyroteropic Properties of Material

Naghdi, Behnam | 2013

1466 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 44421 (05)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Electrical Engieering
  6. Advisor(s): Rejaei, Behzad
  7. Abstract:
  8. So far, investigations have shown that open dielectric resonator antennas (DRAs) offer several advantages at microwave and millimeter wave frequencies. These advantages include small size, large impedance bandwidth, high radiation efficiency, ease of manufacturing and simple feed-coupling mechanisms (such as probe coupling, aperture coupling or proximity coupling to micro-strip lines). Most microwave ferrites have dielectric constants in the desirable range and they can be used in place of dielectric materials. Such ferrite resonator antennas (FRAs) offer a potential advantage in that their permeability tensor can be controlled by applying an external magnetic field. Up to now and by the application of a magnetic field, properties such as resonant frequency agility and polarization agility have been demonstrated experimentally. To our knowledge, analytical formulation of the FRA has been limited to introducing effective scalar permeability coefficients (instead of its original tensor) and then modeling it as a simple dielectric cavity. In this thesis we focus on the cylindrical shaped FRA which is magnetically saturated parallel to its axis and in addition to verifying the aforementioned approximation, we present other improved approximate models for the analyzing of the FRA and evaluate their outcomes. In our first approximation, we introduce an appropriate field distribution outside the resonator. An analytical formulation becomes possible and the accuracy of the results in predicting the resonant frequency has been compared with that of simple cavity model and it shows closer agreement with HFSS simulation results. A Comprehensive analysis of the FRA is performed by representing it as a terminated open wave guide. The mode coupling taking place at terminal plane is solved by variational methods to yield approximations to the antenna radiation pattern, efficiency, and radiation resistance.
  9. Keywords:
  10. Ferrite Resonator Antenna ; Dielectric Resonator Antenna ; Magnetic Dielectric Resonator Antenna ; Girotropic ; Giromagnetic

 Digital Object List

 Bookmark

  • فهرست مطالب
  • فهرست جداول
  • فهرست اشکال
  • فهرست علائم و اختصارات
  • فصل1 مقدمه
    • 1-1 تعریف مسأله
    • 1-2 انگیزه‌ها و اهداف
    • 1-3 ساختار پایان‌نامه
  • فصل2 آنتن تشدید فریتی
    • 2-1 آنتن تشدید عایقی
      • 2-1-1 نقاط قوت و ضعف آنتن‌های تشدید عایقی ]6][1[
      • 2-1-2 محدوده فرکانسی و تأثیر ثابت دی‌الکتریک در آنتن تشدید عایقی ]6[
    • 2-2 کاربرد فریت در آنتن‌های تشدید عایقی
      • 2-2-1 استفاده از فریت بدون اعمال بایاس مغناطیسی
      • 2-2-2 استفاده از فریت همراه با اعمال بایاس مغناطیسی
      • 2-2-3 تغییر وضعیت فریت، میان دو حالت بایاس شده و بدون بایاس
    • 2-3 مروری بر تحقیقات مرتبط با آنتن تشدید فریتی
    • 2-4 فریت با بایاس مغناطیسی در رنج ماکروویو
  • فصل3 طراحی و تحلیل مسأله دو بعدی
    • 3-1 صورت مسأله
    • 3-2 جزئیات حل
      • 3-2-1 روابط میدان در محیط ژیرومگنتیک دو بعدی
      • 3-2-2 اعمال شرایط مرزی به حل عمومی
    • 3-3 استفاده و بررسی حل
      • 3-3-1 وضعیت قطب‌های سیستم
      • 3-3-2 تعیین الگوی تشعشعی
      • 3-3-3 امپدانس ورودی
  • فصل4 تقریب و مدل‌سازی آنتن تشدید فریتی به عنوان کاواک
    • 4-1 مقدمه
    • 4-2 صورت مسأله کاواک
    • 4-3 حل تقریبی مدل کاواک
    • 4-4 حل دقیق مدل کاواک
      • 4-4-1 نامگذاری و تعیین مودهای ساختار
    • 4-5 بررسی نتایج حل کامل از مدل کاواک در پیش بینی فرکانس تشدید
    • 4-6 استخراج نتایج محل تشدید از دو روش حل برای مدل کاواک و مقایسه با شبیه سازی
    • 4-7 نتیجه گیری از مدل کاواک
    • 4-8 ارائه مدلی بر پایه تطبیق ضمنی و مجزای میدان در بهبود عملکرد مدل کاواک
      • 4-8-1 صورت مسأله
      • 4-8-2 جزئیات حل
      • 4-8-3 نامگذاری و تعیین مودهای ساختار
      • 4-8-4 پیش بینی محل تشدید در مدل بر پایه تطبیق ضمنی میدان
      • 4-8-5 تقریب الگوی تشعشعی در مدل بر پایه تطبیق ضمنی میدان
  • فصل5 تقریب و مدل‌سازی آنتن تشدید فریتی به عنوان موجبر
    • 5-1 مقدمه
    • 5-2 مودهای موجبری در میله بی‌نهایت فریت
    • 5-3 ارتباط مودهای موجبری و تشدید در آنتن فریتی
    • 5-4 ضریب انعکاس موجبر فریتی در انتهای باز
      • 5-4-1 ارائه تقریبی از حل کامل مسأله‌ی ضریب انعکاس
      • 5-4-2 جزئیات اعمال تقریب
      • 5-4-3 نمایش ضریب انعکاس
      • 5-4-4 پیاده‌سازی شبیه سازی نرم افزاری در تحقیق ضریب انعکاس
      • 5-4-5 مقایسه نتایج روش تحلیلی و شبیه سازی
    • 5-5 محاسبه ضرایب تحریک مودهای پایه با کمک ضریب انعکاس
      • 5-5-1 تعمیم قضیه هم‌پاسخی لورنتز به محیط‌های غیرایزوتروپیک
      • 5-5-2 استفاده از قضیه هم‌پاسخی در تعیین ضرایب تحریک
    • 5-6 محل فرکانس تشدید و تقریب قسمت حقیقی امپدانس ورودی
    • 5-7 تقریب الگوی تشعشعی
  • فصل6 زمینه پژوهش‌های آتی
  • پیوست1 مشابهت تانسور ژیرومگنتیک در دو دستگاه دکارتی و استوانه‌ای
  • پیوست2 حل‌های مجاز میدان در محیط خلاءِ محدود شده میان صفحات بی‌نهایت از هادی کامل الکتریکی و مغناطیسی
    • پ2-1 صورت مسأله
    • پ2-2 جزئیات حل
  • پیوست3 حل‌های مجاز میدان در محیط ژیرومگنتیکِ محدود شده میان صفحات بی‌نهایت از هادی کامل الکتریکی و مغناطیسی
    • پ3-1 صورت مسأله
    • پ3-2 جزئیات حل
  • پیوست4 محاسبه مودهای موجبری در میله‌ی بی‌نهایت فریت
    • پ4-1 صورت مسأله
    • پ4-2 روابط میدان در میله فریت
    • پ4-3 روابط میدان در فضای آزادِ اطراف میله فریتی
    • پ4-4 اعمال شرایط مرزی به حل‌‌های عمومی
  • منابع و مراجع
...see more