فهرست مطالب

الکترومغناطیس کاربردی - سال دوم شماره 3 (پیاپی 4، پاییز 1393)

نشریه الکترومغناطیس کاربردی
سال دوم شماره 3 (پیاپی 4، پاییز 1393)

  • 64 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1393/08/13
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمدحسین خانزاده*، یوسف علی نژاد برومی، عباس شولایی صفحه 1
    در این مقاله روشی جدید برای محاسبه دقیق اندوکتانس و مقاومت معادل مولدهای شارفشرده مارپیچی و وابستگی این کمیت ها به فرکانس ارائه شده است. این روش مبتنی بر روش فیلامانی دوبعدی در حوزه فرکانس است. با استفاده از روش پیشنهادی، می توان تاثیر فرکانس و حضور آرمیچر را بر اندوکتانس و مقاومت معادل مولد در نظر گرفت. به منظور در نظر گرفتن تاثیر جریان گردابی بر مقاومت و اندوکتانس معادل مولد، با استفاده از روش فیلامانی ضریبی به نام ضریب جریان گردابی معرفی شده است. نتایج محاسبات نشان می دهد که حضور آرمیچر نه تنها اندوکتانس معادل مولد را کاهش می دهد، بلکه باعث افزایش مقاومت معادل آن نیز می شود. در مورد تاثیر اخیر در کارهای منتشر شده قبلی در این زمینه، بحثی به میان نیامده است. برای اعتبارسنجی معادلات استخراج شده، یک نمونه کوچک مولد مارپیچی، ساخته شده و امپدانس، مقاومت و اندوکتانس آن در فرکانس های مختلف اندازه گیری شده است. نتایج محاسبات تطابق خوبی با نتایج اندازه گیری دارند.
    کلیدواژگان: مولد فشار فشرده مارپیچی، لاینر، جریان اولیه
  • سمانه ابراهیمی*، سید حسین محسنی ارمکی، علیرضا عرفانیان صفحه 11
    سیستمهای موج میلیمتری دارای باند فرکانسی گستردهای میباشند. آنتنهای بازتابنده، به دلیل پوشش فرکانسی وسیع و بهره و بازدهی بالا، گزینه مناسبی برای استفاده در این سیستمها هستند. در این مقاله، مشخصات آنتنهای بازتابنده سهموی و اصول طراحی آنها ارائه شده است. برای این منظور، ابتدا هندسه بازتابنده سهموی بررسی و سپس مراحل طراحی آنتن کاسگرین و تغذیه آن مورد بحث و بررسی قرار میگیرد. در ادامه، بر اساس طراحی ارائهشده، یک آنتن کاسگرین در طیف موج میلیمتری شبیهسازی و پیادهسازی شده است. با توجه به حساسیت بالای بازتابنده کاسگرین به قرار گرفتن مرکز فاز آنتن تغذیه در نقطه کانونی، سعی شده است که مراکز فاز یکسانی در صفحات E و H بهدست آید. نتایج شبیهسازی با نرمافزار CST، بهره dB 27/37 را برای آنتن نشان داده است. نتایج اندازهگیری آنتن کاسگرین ساخته شده و نتایج شبیهسازی از تطابق خوبی برخوردار بوده و عملکرد مناسبی را در پهنای فرکانسی30 تا 40 گیگاهرتز ارائه نموده است.
    کلیدواژگان: بازتابنده دوگانه، آنتن تغذیه بوقی، بازتابنده کاسگرین، آنتن موج میلی متری
  • وحید زمانی فرادنبه، محمدرضا علیزاده پهلوانی صفحه 21
    در این مقاله، یک مدل تحلیلی برای پیشبینی گشتاور دندانه و چگالی شار با در نظر گرفتن اثر شیار استاتور در ماشینهای با آهنربای سطحی ارایه شده است. از رابطه تنسور تنش ماکسول برای محاسبه گشتاور دندانه در فاصله هوایی استفاده میشود. الگوی مغناطیس شوندگی آهنربای شعاعی و موازی در نظر گرفته شده و نتایج بهدستآمده از مدل تحلیلی، با روش المان محدود تایید میشود. با استفاده از مدل تحلیلی فراهمشده، اقدام به بهینه سازی همزمان گشتاور دندانه و نسبت مولفه مکانی اصلی به مولفههای مکانی مرتبه بالاتر چگالی شار فاصله هوایی مینماییم. گشتاور دندانه و مولفههای مکانی چگالی شار، به هندسه آهنربا بسیارحساس میباشند. بنابراین، با بهینه کردن هندسه آهنربا میتوان عملکرد ماشین را بهبود بخشید. از روشهای طراحی هندسه آهنربا استفاده شده بهینهسازی طول کمان آهنربا، جابجایی قطب آهنربا و استفاده از آهنربا با مغناطیسشوندگی متفاوت میباشد. از آن جهت که دو متغیر ذکرشده در تابع هدف از یک جنس نمی باشند، از مقادیر نرمالیزهشده متغیرها در تابع هدف استفاده شده است، برای بهینهسازی پارامترهای روتور از الگوریتم جستجو ی مستقیم استفاده میشود.
    کلیدواژگان: مدل تحلیلی، ماشین آهنربای سطحی، الگوی مغناطیس شوندگی شعاعی و موازی، گشتاور دندانه، محتوای مولفه های چگالی شار
  • امیر زاهدی، بیژن عباسی آرند صفحه 33
    هر کانال آنتن آرایه فازی به طور ذاتی دارای خطاهای دامنه و فاز است. بررسی اثر خطاهای مکانیکی بر روی عملکرد تشعشعی آنتن های آرایه فازی فعال، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله دو نوع خطای مکانیکی به نام های خطای اعوجاج ساختاری آنتن و خطای تصادفی در چینش المان های تشعشعی مورد بررسی قرار می گیرد و رابطه ی بین خطای مکانیکی با عملکرد الکترومغناطیسی آنتن ارائه می شود. خطاهای مکانیکی باعث تولید خطاهای فاز و کاهش عملکرد آنتن از قبیل کاهش بهره، افزایش سطوح لوب فرعی، و راستای ناصحیح پرتو اصلی آنتن می شوند. به جهت بهبود کارایی آنتن در حضور خطاهای مکانیکی، روش جبران سازی فاز برای تصحیح خطا با استفاده از الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات ارائه می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش ارائه شده به خوبی خطای فاز را تصحیح کرده و الگوی تشعشعی آنتن به طور مطلوبی به الگوی ایده آل در حالت بدون خطا، بازگردانده می شود.
    کلیدواژگان: آرایه فازی، آنتن، الگوریتم PSO، المان تشعشعی
  • مهدی فرتوک زاده، سید حسین محسنی ارمکی صفحه 41
    عمده ترین کاربرد موج میلیمتری تصویر برداری از اشیای فلزی مدفون است. با توجه به منحنی های تضعیف سیگنال ، فرکانس 94 گیگاهرتز یکی از انتخابهای طیف موج میلیمتری می باشد. در این مقاله، طراحی و شبیه سازی آنتن یک سامانه تصویر بردار موج میلیمتری مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. هدف غایی از سامانه ی مذکور استخراج تصویر با دقت تفکیک 2 سانتی متر در 2 سانتی متر در فاصله چهارمتری (میدان نزدیک) است. بدین لحاظ جهت نیل به هدف فوق، توان سیگنال در فاصله چهار متری و افست یک سانتی متری از محور آنتن بایستی به اندازه نصف آن در همین فاصله روی محور آنتن باشد. با توجه به ویژگی مذکور نیاز به یک آنتن بازتابنده با قطر 70 سانتی متر با ساختار کاسگرین است. آنتن تغذیه بازتابنده دارای پهنای پرتو 12 دسیبل به اندازه 24 درجه با مرکز فاز نقطه ای است. با توجه به آنکه نقطه تمرکز انرژی در فاصله ی میدان نزدیک قرار دارد از بازتابنده های فرعی مختلفی جهت استحصال بهترین بازدهی استفاده شده است. همچنین اثر چرخاندن بازتابنده ی فرعی روی توزیع توان و بازده برای سه زاویه نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: آنتن های بازتابنده، کاسگرین، آنتن های با تمرکز میدان نزدیک، جاروب پرتو
  • محمدرضا سلیمی، سید حسن صدیقی* صفحه 51
    در این مقاله، طراحی یک آنتن آرایهای هوشمند با زاویه کجی دلخواه و حذف اثر تداخل بهمنظور بهکارگیری در شبکه نسل سوم تلفن همراه ارائه شده است. در سیستمهای مخابرات سلولی نسل سوم با توجه به اهمیت کنترل تداخل، افزایش سطح توان دریافتی و ارسالی به کاربر اصلی جهت بهبود در کیفیت و سرعت انجام فرایند بهینهسازی شبکه سلولی، داشتن آنتنی که بتوان با یک روش هوشمند و برنامهپذیر زاویه تیلت آن را تغییر داد، بسیار مطلوب است. در طرح آنتن آرایهای ارائهشده، از یک المان آنتن دوقطبی استفاده شده است که بهره آن با استفاده از یک بازتابنده افزایش یافته است. روش ارائه شده برای شکلدهی بیم دیجیتال، امکان ایجاد پترن تشعشعی با زوایه کجی دلخواه و حذف اثر تداخل را به دست میدهد. نتایج ارائهشده برای ایجاد کجی در زوایای مختلف و حذف تداخل در زوایای دلخواه، نشاندهنده توانایی، انعطاف و مزیت آنتن پیشنهادی در مقایسه با آنتنهای ارائهشده در مراجع میباشند.
    کلیدواژگان: مخابرات سلولی، زاویه کجی، شکل دهنده بیم دیجیتال
|
  • M. H. Khanzade*, Y. Alinejad Beromi, A. Shoulaie Page 1
    This paper presents an approach to calculate the initial equivalent inductance and resistance of helical flux compression generators and their dependence on frequency accurately. This approach is based on the 2-D filamentary method in frequency domain. By using this method, it is possible to consider both the effects of the armature presence and frequency on the inductance and resistance of helical flux compression generators. In order to consider the eddy current effects on the equivalent resistance and inductance of the helical coil, we introduce an eddy current coefficient using the filamentary method. The calculation results show that the presence of the armature not only decreases the equivalent inductance of the HFCG, but also increases its equivalent resistance. The latter effect has not been discussed previously in the open literature. To verify our derived equations, a small scale HFCG was built and its inductance, resistance and impedance were measured at different frequencies. It is shown that the calculation results demonstrate a good agreement with measurement results.
    Keywords: Flux Compression Generator, Liner, Seed Current
  • S. Ebrahimi*, S. H. Mohseni Armaki, A. Erfaniyan Page 11
    Millimeter wave systems have a wide frequency band. Reflector antennas are a good choice for use in these systems, due to the broad frequency coverage, high efficiency and gain. In the present paper parabolic reflector antenna characteristics and their design principles have been provided. For this purpose, first geometry of the parabolic reflector is inspected, and then design process of Cassegrain antenna and its feed have been discussed. Based on it, the design of a Cassegrain antenna has been done with its feed. Due to the high sensitivity of Cassegrain reflector to the placing of phase center of the feedhorn antenna at focusing point of the reflector, it has been tried to obtain equal phase centers at E and H-planes. After the simulation of antenna by CST MWS, the gain of the antenna is obtained 37.27dB. In the current study a broadband Cassegrain system designed and implemented by using designed feed antenna that operate well in 30-40GHz.
    Keywords: Dual reflector, Feedhorn Antenna, Cassegrain Reflector, Millimeter Wave Antenna
  • Vahid Zamani Faradonbe, Mohammad Reza Alizadeh Pahlavani Page 21
    An analytical model for prediction of air gap flux density and cogging torque in slotted Surface PM (SPM) machines have been presented. Cogging torque has been calculated by integrating the Maxwell stress tensor inside the air gap. Two different magnetization patterns (radial and parallel) have been considered and their results have been compared with each other. The obtained model has been verified with Finite Element Analysis (FEA). Using the proposed model, the cogging torque and low-order harmonics of the magnetic flux density have been optimized. The cogging torque and air-gap flux density THD are very sensitive to the pole-shaping, thus changing the pole-shaping optimization can be obtained. Three methods (optimal pole-arc, magnet pole-shifting and mixed materials) have been used to design pole-shaping in SPM machines. A weighted normalizing method has been applied with direct search method to find the optimum solution. Finally, the validity of the proposed model and the obtained results has been verified with FEA.
    Keywords: analytical model, surface, mounted PM motors, parallel, radial magnetization, cogging torque, flux density harmonics
  • Amir Zahedi, Bijan Abbasi Arand Page 33
    Each Channel of the phased array antenna innately has the amplitude and phase errors. The effect of mechanical errors on the performance of the active phased array antennas is of great importance. In this paper two kinds of mechanical errors, namely, antenna structural distortions and random errors in element positions is studied and the relationship between the electromagnetic performance and the mechanical errors of the antenna is proposed. The mechanical errors can create phase errors and reduce the antenna performance, for instance the gain reduction, sidelobe level increase, and inaccurate beam direction. In order to enhance the performance of the antenna in the presence of mechanical errors, a phase compensation method for error correction using Particle Swarm Optimization (PSO) is proposed. The simulation results show that the proposed method can greatly correct the phase errors and after correction the overall radiation pattern is recovered close to ideal radiation pattern without error.
    Keywords: Antenna, Phased Array, PSO Algorithm, Radiated Element
  • Mahdi Fartookzadeh, Seyyed Hosein Mohseni Armaki Page 41
    The most common application of millimeter wave is the imaging from buried metals. 94 GHz is one of the best choices due to the signal loss curves. In this paper the antenna of a millimeter wave imaging system is studied. The main purpose is to provide an image with 2 cm × 2 cm resolution at 4 m distance (near-field). The power at this distance with 1 cm offset should be half of the power on the antenna axis without offset. Therefore the antenna diameter should be about 70 cm. The feed antenna has the -12dB beamwidth of 24° and its phase center is approximately placed on a single point for both e-plane and h-plane patterns. Different sub-reflectors are used to obtain the best efficiency for the near-field focusing antenna. Finally the effect of rotating the sub-reflector of antenna system is indicated for three angles on the form of field distribution and the efficiency of antenna system.
    Keywords: Cassegrain antennas, near, field focusing antennas, scan antennas
  • M. R. Salimi, S. H. Sedighy* Page 51
    In this paper, a smart antenna with arbitrary down tilt is proposed for 3G wireless communication. In the third communication generation, the antenna downtilt is a common method used to adjust the interference conditions especially in urban scenarios with high base station density. The proposed antenna is able to tilt the antenna pattern in the desired direction as well as null in the interference directions. In the design procedure, the antenna element is designed and optimized to achieve the desired properties for 3G networks. Then a proper algorithm is used to minimize the noise variance in the antenna output. Finally, some simulations are performed to verify the proposed method. In these simulations, the antennas down tilts are considered as 0, 5 and 10 degrees with arbitrary interference directions. Moreover, some antenna with different numbers of interferences are designed and simulated. These results verify the ability and capability of the proposed method.
    Keywords: Cellular Communication, tilt, null, smart antenna