فهرست مطالب

الکترومغناطیس کاربردی - سال هفتم شماره 2 (پیاپی 19، پاییز و زمستان 1398)

نشریه الکترومغناطیس کاربردی
سال هفتم شماره 2 (پیاپی 19، پاییز و زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/12/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • لیلا لاریجانی، اسفندیار مهرشاهی* صفحات 1-8

    در این مقاله روشی برای موقعیت یابی در فضای محدود، در شرایط وجود چندمسیرگی در امواج رادیویی ارایه شده است. در این روش از مزیت عدم تغییر تاخیر مسیر در برخورد با موانع استفاده شده و نقشه اثرانگشتی محیط با استفاده از یک تحلیل ساده استخراج می شود که قابلیت به روزرسانی دارد. استفاده از تاخیر انتشار موج رادیویی امکان تهیه اثرانگشت دقیق را به صورت محاسباتی در اختیار قرار می دهد. مزیتی که در روش های معمول اثرانگشتی مبتنی بر سطح سیگنال دریافتی وجود ندارد و تهیه نقشه اثرانگشت مستلزم اندازه گیری است. علاوه بر این، استفاده از تاخیر انتشار امکان تفکیک دریافتی ها را در مقایسه با سطح سیگنال دریافتی ایجاد کرده و به اطلاعات بعد اضافه ای داده است که علاوه بر حذف ابهام، دقت تخمین موقعیت را افزایش می دهد. روال پیشنهادی در یک سناریو ارایه شده و نتایج حاصل میانگین خطای بهتر از cm 5/6 و واریانس بهتر از cm 7/3 را به دست آورده است.

    کلیدواژگان: سرویس های مبتنی بر مکان، موقعیت یابی داخلی، روش اثرانگشتی، فراپهن باند، لگوریتم تطابق الگو
  • زهرا سلطانی*، شهروز اسدی صفحات 9-15
    برای ساخت نوسان سازها با نویز فاز کم، طراحی یک مشدد با  ضریب کیفیت زیاد نیاز است. تحریک مدهای مرتبه بالاتر روشی مناسب جهت افزایش ضریب کیفیت است. البته وجود مدهای ناخواسته یک مسئله مهم در تحریک مدهای مرتبه بالاتر است. مدارهای نوسان سازها به علت فاصله نزدیک بین مودها، در مد مورد نظر خود نمی توانند به درستی نوسان کنند. این مقاله یک روش طراحی از مشدد عایقی ارایه می دهد که منجر به بهبود عملکرد درحضور مدهای مزاحم در تحریک مدهای مرتبه بالاتر می شود. هدف، کنترل پهنای باند بین بسامد تشدید و بسامد های ناخواسته به منظور استفاده در نوسان سازهای کم نویز است. یک مشدد عایقی  GHz8 که در مد TE22δ تحریک شده است، ضریب کیفیتی برابر با 12450 دارد که بالاتر از ضریب کیفیت مشددی است که در مد TE01δ تحریک شده و ضریب کیفیت آن برابر  8100 است. همچنین بسامد های ناخواسته در GHz 05/8 وGHz  3/8 توسط روش پیشنهاد شده با حداقل تاثیر بر بسامد اصلی تشدید حذف شده است.
    کلیدواژگان: مدهای مرتبه بالا، مشدد بزرگتر از اندازه، حذف مد مزاحم
  • فرنگیس طبیبی، سید مهدی میرایمانی*، جعفر ادبی فیروزجائی صفحات 17-24
    انتقال توان از منبع به بار توسط سیم پیچ های فرستنده و گیرنده از مهم ترین بخش های سامانه انتقال بی سیم برق می باشد. به طور حتم طراحی ساختاری مناسب برای این سیم پیج ها می تواند عواملی چون اندوکتانس متقابل، ضریب کوپل، بازده و عملکرد سامانه را بهبود بخشد. در این مقاله به بررسی و ارایه یک ساختار جدید برای سیم پیچی فرستنده و گیرنده با حساسیت کم در برابر نامیزانی و جابجایی سیم پیچ ها در مقایسه با ساختار های قبلی در راستاهای مختلف پرداخته شده است. در واقع با انتخاب شکل خاص برای هسته سیم‎پیچی و استفاده از کامپوزیت مغناطیسی نرم (SMC) برای ساختار هسته اندوکتانس متقابل و بازده بهبود داده شده است. با استفاده از نرم افزار فلاکس به تصدیق و برتری نتایج ساختار جدید نسبت به سایر ساختار ها پرداخته خواهد شد.
    کلیدواژگان: جابجایی سیم پیچ، کامپوزیت مغناطیسی نرم، کوپلینگ رزونانسی، ساختار سیم پیچ های فرستنده و گیرنده، انتقال توان بی سیم
  • عبدالله ملک زاده*، محمد احمدی صفحات 25-32
    امواج تراهرتز که از بدو خلقت کیهان وجود داشته اند، در چند دهه اخیر جایگاه مهم و نقش بارزی را در پیشرفت و ابداع فناوری های نوین علمی و صنعتی به خود اختصاص داده اند. در میان روش های مختلف تولید این امواج الکترومغناطیسی، روش مبتنی بر ساختار نوسانگرهای موج برگشتی به عنوان یک روش جمع و جور و کوک پذیر پهن باند با شدت طیفی بالا در قیاس با روش های دیگر دارای اهمیت است. در این پژوهش توجه خود را بر پردازش پارامتری و بهینه سازی تحلیلی موازی روابط حاکم بر یک موج بر مکعب مستطیلی چین خورده بر مبنای اصول نوسانگر موج-برگشتی برای تابش در ناحیه ارتباطات تراهرتزی معطوف ساختیم. در نهایت دو ساختار را بر اساس دستاوردهای نظری، شبیه سازی نمودیم . ساختار موازی بهینه شده نهایی در بازه بسیط  THz53/0-158/0 با متوسط توان توزیعی  W12/1 تابش نمود که با توجه به شدت و طیف خروجی سامانه، کاندیدای مناسبی برای به کارگیری در ارتباطات تراهرتزی ورد سپهری است.
    کلیدواژگان: تراهرتز، نوسانگر موج- برگشتی، ساختار کند- موج، مدار کند- موج، امپدانس برهمکنشی
  • زهرا قطان کاشانی*، سید امین ایزدی، محمدجواد سیاهکاری صفحات 33-43

    اندازه گیری مشخصات هوای بالای سطح زمین دارای کاربردهای تحقیقاتی و عملیاتی بسیار است. از موارد استفاده آن می توان پیش بینی وضع هوا را نام برد. سامانه رادیوسوند توسط بالون تا بالای لایه تروپوسفر یا بالاتر از آن حمل می شود و اطلاعات مختلفی مانند فشار، رطوبت، دما، مکان، سرعت و جهت وزش باد در ارتفاعات مختلف از سطح زمین را در حین صعود به دست آورده و با استفاده از یک فرستنده رادیویی به ایستگاه زمینی مخابره می کند. در این مقاله، طراحی سیستمی و مراحل ساخت و تست یک نمونه رادیوسوند در فرکانس MHz 6/400 به همراه گیرنده زمینی و آنتن مربوطه به تفصیل توضیح داده شده است. هدف از این طرح، ساخت سامانه رادیوسوند بومی به منظور رفع نیاز سازمان هواشناسی می باشد. اگرچه قیمت این سامانه در مقایسه با نمونه خارجی آن بسیار کم است ولی دارای عملکرد و پایداری عالی تحت تغییرات دمایی شدید است. نتایج تست های انجام شده با نمونه های خارجی مشابه همخوانی خوبی دارد.

    کلیدواژگان: رادیوسوند، پیش بینی وضع هوا، حسگر دما و رطوبت، حسگر فشار، GPS
  • فاروق اسدی، سید احسان عبداللهی*، سید اصغر غلامیان صفحات 45-52
    ماشین های شار برگردان به دلیل چگالی گشتاور و توان بالا و همچنین ساده بودن ساختار روتور آن اخیرا موردتوجه زیادی قرارگرفته اند. در این ماشین ها سیم پیچ آرمیچر و سامانه تحریک هر دو بر روی ساختار استاتور قرار می گیرند و روتور فاقد هر نوع سیم پیچی، آهن ربا یا قفس است. یکی از مشکلات ماشین شار برگردان قیمت بالای آهن رباهای کمیاب خاکی آن است که به مقدار زیاد در استاتور آن استفاده شده است. هرچند می توان به جای آهن ربای کمیاب خاکی از آهن ربای فریت با قیمت حدودی یک دهم آن استفاده کرد اما چگالی گشتاور ماشین کاهش می یابد. جهت حل این مشکل ساختار دو استاتوره پیشنهاد می شود. در این ماشین نیز همانند ساختار ماشین های شار برگردان متداول تعداد دندانه های روتور اثر فراوانی روی عملکرد ماشین دارند. لذا در این مقاله اثر تعداد دندانه های روتور روی عملکرد ماشین شار برگردان دو استاتوره با آهن ربای فریت با استفاده از مدل سازی و شبیه سازی اجزا محدود آن تحت شرایط کار نامی بررسی می گردد. در انتها جهت ارزیابی صحت نتایج شبیه سازی یک نمونه آزمایشگاهی از بهترین ساختار با بیشینه گشتاور تولیدی، ساخته و آزمایش می شود. نتایج آزمایش، صحت نتایج شبیه سازی را با دقت قابل ملاحظه ای تایید می نماید.
    کلیدواژگان: موتور شار برگردان، آهن ربا فریت، روش اجزا محدود، چگالی گشتاور، چگالی توان
  • کیوان شیبانی، صمد تقی پور بروجنی*، غلامرضا عرب مارکده صفحات 53-62
    در این مقاله مولفه​های چگالی شار ناشی از آهن رباهای روتور و جریان سیم پیچی آرمیچر در ماشین ورنیه آهن ربایی در شرایط ناهم​محوری روتور به صورت تحلیلی محاسبه می شوند. در مدل استفاده شده، اثر دندانه های واقعی و مجازی استاتور ماشین ورنیه در نظر گرفته شده و جهت ساده سازی روند مدل سازی از نگاشت های هم نوا همچون شوارتز کریستوفل استفاده شده است. همچنین از حل معادله لاپلاس و روش جداسازی متغیرها جهت یافتن چگالی شار فاصله هوایی ناشی از آهن رباهای روتور و واکنش آرمیچر بهره برده شده است. در فرایند مدل​سازی جهت کنار زدن محدودیت های استفاده از روش های بر پایه نگاشت های هم نوا، از مفهوم جریان مغناطیسی معادل برای آهن ربای روتور و سیم پیچی آرمیچر استفاده شده است. در واقع آهن رباهای روتور با یک جریان سطحی معادل روی روتور، و سیم پیچی آرمیچر با یک جریان سطحی در دهانه دندانه های واقعی استاتور ماشین ورنیه جایگزین می شوند. با توجه به این که در ماشین معادل به دست آمده رابطه​ حاکم از نوع رابطه لاپلاس است، هیچ​گونه نگرانی از بابت استفاده از نگاشت های هم​نوا وجود ندارد. پس از یافتن مولفه های چگالی شار فاصله هوایی ناشی از آهن رباهای روتور و جریان آرمیچر، گشتاور دندانه​ای و گشتاور الکترومغناطیسی محاسبه می شوند. در نهایت نتایج به دست آمده توسط روش اجزا محدود تایید می گردند.
    کلیدواژگان: ماشین ورنیه آهنربایی، ناهممحوری، نگاشتهای همنوا، نگاشت شوارتز کریستوفل، جریان مغناطیسی معادل، واکنش آرمیچر
  • امین فرجزاده، شهریار کابلی* صفحات 63-73
    تولید پالس های ولتاژ بالا با عرض فوق باریک و دوقطبی شده در حد چند نانو ثانیه و کمتر مورد توجه صنایع امروزی می باشد. امروزه به دلیل اهمیت بالای ابعاد کوچک مولدهای پالسی، دوقطبی نمودن پالس های تک قطبی جهت کاهش ابعاد مولد مورد نیاز، بسیار حایز اهمیت است. این مقاله در مورد نتایج طراحی و شبیه سازی یک دوقطبی کننده پالسی ولتاژ بالا با ولتاژ kV 300 و عرض پالس nS2 می باشد. در این مولد پالس با استفاده از خطوط انتقال و موضوع انعکاس امواج در خطوط انتقال، ولتاژ تولیدشده به صورت متقارن دوقطبی درمی آید. ساختار واقعی مولد پالس بلوملین بر اساس ترکیب تو در توی چند خط انتقال است. ولتاژ خروجی این ترکیب تودرتو نسبت به ولتاژ خروجی مدل مداری آن کیفیت مناسبی ندارد. یکی از عوامل کیفیت نامناسب ولتاژ خروجی این مولد پالس، عناصر پراکندگی کلیدهای جرقه زن آن است. این مقاله با بررسی انواع مختلف الکترودهای کلیدهای جرقه زن به بررسی تاثیر عنصر های پراکندگی آنها بر شکل موج پالس دوقطبی شده می پردازد.  نتایج شبیه سازی برای نمایش کارایی طرح پیشنهادی ارایه می شوند.
    کلیدواژگان: انعکاس امواج، پالس تک قطبی، پالس دوقطبی، خطوط انتقال، مولد پالسی
  • مصطفی گلرخ جوبنی، آرش دهستانی کلاگر* صفحات 75-86
    در این مقاله، طراحی، شبیه سازی و ساخت یک نمونه گرم کن القایی با توانایی گرم کردن فلزات تا دمای  300 انجام گرفته است. با استفاده از مدار مربوطه و طراحی صورت گرفته برای ظرفیت خازن و ابعاد سلف، گرم کن مربوطه ساخته شده و نتایج حاصل از ساخت، با نتایج شبیه سازی همخوانی مطلوبی داشته است. در این مقاله، به روش اجزای محدود و با کمک نرم افزار  COMSOL Multiphysics، شبیه سازی گرم کن القایی انجام شده است. روش اجزای محدود جهت تحلیل های مغناطیسی و حرارتی، روش مرسومی بوده و توانمندی خود را در حوزه های فیزیکی مختلف به اثبات رسانیده است، از این رو، برای محاسبه و تحلیل میدان مغناطیسی و حرارت حاصل از گرمایش القایی از نرم افزار المان محدود استفاده شده است. در شبیه سازی فوق، مدار الکتریکی مورد استفاده و تمامی المان ها نیز درنظر گرفته شده اند؛ با توجه به مدار الکتریکی و تیوری کنترلی حاکم بر مدار ارایه شده، نمونه آزمایشگاهی متناسب با ابعاد شبیه سازی شده در نرم افزار المان محدود، پیاده سازی شده است و شکل موج های قسمت های مختلف مدار مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته اند. از این گرم کن ها می توان در صنایع کوچک مختلف و در سطح آزمایشگاهی بهره برد. همچنین، به عنوان پیش گرم کن یا گرم کن تا دمای مذکور، برای کاربردهای مختلف در صنایع متالورژی، مواد و فرآوری فلزات، تست و آزمایش آنها در ابعاد کوچک، قابل استفاده می باشند. قابل ذکر است که مدار ارایه شده در این مقاله بسیار مقرون به صرفه بوده و اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی با نتایج نمونه حاصل از ساخت در مقیاس آزمایشگاهی، نشان دهنده صحت تحلیل ها می باشد.
    کلیدواژگان: گرم کن القایی، جریان گردابی، تشدید، تحلیل اجزای محدود، تحلیل حرارتی
  • سید میثم سیدبرزگر*، معصومه خودسوز صفحات 87-95
    کاهش میدان های الکتریکی و مغناطیسی به طراحی مطلوب دکل های فشارقوی و خطوط انتقال وابسته است. در  این راستا پارامترهای زیادی لازم است به عنوان متغیر در نظر گرفته شوند. تغییر همزمان این پارامترها در رسیدن به سطح میدان های الکتریکی و مغناطیسی مناسب، امری لازم است. بر این اساس ابزارهای بهینه سازی به منظور دست یابی به موثرترین طراحی مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله، بهینه سازی ها با توجه به کمینه سازی میدان های الکتریکی و مغناطیسی به صورت تابعی دو هدفه مستقل با استفاده از روش  NSGA-II انجام شده است. ارتفاع هادی فاز و محافظ، فاصله هادی های فاز از یکدیگر، فاصله هادی محافظ از بخش مرکزی دکل، فاصله مابین هادی ها در باندل، مقدار شکم هادی فاز و محافظ در وسط اسپن، متغیرهایی هستند که در این مقاله به انها توجه شده است. در کنار هر یک از این متغیرها، قیودی در نظر گرفته شده است که مقدار متغیرها را به لحاظ آرایش فیزیکی، حفاظت الکتریکی  و نیروهای مکانیکی محدود ساخته است. در این مقاله محاسبات و کمینه سازی میدان های الکتریکی و مغناطیسی با استفاده از روش اجزاء محدود توسط نرم افزار COMSOL به صورت لینک با نرم افزار MATLAB انجام شده است. نتایج به دست آمده بر اساس الگوریتم ارایه شده نشان داده که میدان های الکتریکی و مغناطیسی به ترتیب 7/21 درصد و 1/34 درصد نسبت به حالت اولیه کاهش یافته است. در نتیجه این امر، دامنه میدان های الکتریکی و مغناطیسی در فاصله m 1 از سطح زمین کاهش چشم گیری نسبت به حالت اولیه کسب نموده است.
    کلیدواژگان: میدان های الکتریکی و مغناطیسی، بهینه سازی چند متغیره، قیود حفاظتی، روش اجزاء محدود
  • محمدصادق دهقانی، داود ظریفی* صفحات 97-104

    در این مقاله یک نمونه تقسیم کننده توان موج میلی متری برمبنای فناوری موج بر شکافی برای استفاده در شبکه تغذیه یک آنتن آرایه شکافی طراحی می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ساختار پیشنهادی دارای پهنای باند تطبیق ورودی حدود 10% در محدوده فرکانسی 58 تا GHz 64 است. مزیت بارز استفاده از فناوری موج بر شکافی در فرکانس های موج میلی متری دست یابی به ساختارهای موج بری با تلفات کم و بدون نیاز به اتصال فیزیکی لایه های مختلف ساختار به یکدیگر است که پیچیدگی و چالش های فرایند ساخت را کاهش می دهد. در نهایت با استفاده از تقسیم کننده توان طراحی شده، یک آنتن آرایه شکافی صفحه ای با سطح گلبرگ کناری dB 23- در فرکانس مرکزی GHz 60 با پهنای باند 1/4% طراحی می شود. بهره آنتن در محدوده فرکانسی GHz 8/58 تا GHz 25/61 بیشتر از dB 7/21 با بازدهی بالاتر از 88% می باشد.

    کلیدواژگان: تقسیم کننده توان، فناوری موج بر شکافی، آنتن آرایه شکافی، سطح گلبرگ کناری پایین
  • کاوه عیوضی بیله سوار، محمدعظیم کرمی* صفحات 105-112

    در این مقاله، فیلتر رنگی پلاسمونیکی شیاردار پشت و روی چشم گاوی برای کاربرد در حسگرهای تصویربرداری استاندارد سی ماس ارایه شده است. فیلتر پلاسمونیکی فیلم نازک ارایه شده از جنس نقره بوده و به کمک بهینه سازی الگوریتم ازدحام ذرات با اصلاح پارامترهای دوره تناوب، زمان وظیفه، ضخامت بدنه، ارتفاع لایه شبکه ای و قطر روزنه برای تصویربرداری مادون قرمز بهینه سازی شده است. این فیلتر پلاسمونیکی برای طول موج مرکزی nm 835 طراحی شده است که دارای بیشینه بازدهی انتقال نور  8/36% و پهنا در نصف مقدار بیشینه nm 110 می باشد. از مزیت های این فیلتر می توان به قابلیت پیاده سازی با هزینه پایین، نزدیک بودن به ناحیه حساس به نور، کاهش هم شنوایی و عدم استفاده از پلیمرهای حساس به دما که برای کاربردهای با شرایط دمایی سخت مناسب است اشاره کرد. همچنین با تجزیه و تحلیل عملکرد این فیلتر پلاسمونیکی و مقایسه آن با فیلترهای نوری دارای طول موج مرکزی مشابه، به بررسی ویژگی پلاسمون سطحی با توزیع شدت میدان الکتریکی محلی پرداخته شده است.

    کلیدواژگان: فیلتر پلاسمونیکی، الگوریتم ازدحام ذرات، تصویر برداری مادون قرمز
|
  • Leila Larijani, Esfandiyar Mehrshahi * Pages 1-8

    This paper introduces a method of indoor positioning where multipath propagation exists due to reflective obstacles. In this method the fingerprint pattern is yielded by analyzing propagation delay data. Unlike received signal strength (RSS) level data needed for conventional RSS fingerprint method, propagation delay data needed in this method is not altered by reflection from obstacles, meaning: while conventional RSS method requires actual measurements, using the proposed method, one can construct finger print pattern by mere analysis. Furthermore, the results from this method are more accurate and less ambiguous than those of RSS. This is due to the fact that whereas the signal strength level data is received at one instance, the propagation delay data as its nature suggests is received at a number of separate instances meaning it contains more information. The paper also provides an example to demonstrate the simplicity of the method and the accuracy of its results, which for the mentioned problem are of an average error of less than 3.7cm and a variance of less than 6.5cm.

    Keywords: Location Base Services, Indoor Positioning System, UWB, Fingerprinting, Data base Correlation Methods, Correlation Databases, Pattern Matching Algorithm
  • Zahra Soltani *, Shahrooz Asadi Pages 9-15
    In order to achieve a low phase noise oscillator, designing a high Q resonator is inevitable. Exciting higher order mode is an appropriate method to increase the quality factor. Existence of unwanted mode is a major issue that appears in higher order mode excitation. The oscillator circuit cannot oscillate in the desirable mode due to low mode separation. This paper presents a design methodology for DR which leads to improve spurious performance in higher order modes in addition to rejection of unwanted frequencies. Besides, controlling the frequency separation between resonance and unwanted frequencies is obtained to employ in low noise oscillators. An eight-GHz dielectric resonator excited by TE22δ mode perform the quality factor equals to 12450 which is higher than DR excited by TE01δ mode with quality factor of 8100. Also, unwanted frequencies at 8.05 GHz and 8.3 GHz are suppressed by proposed technique with minimum impact on the main resonance mode.
    Keywords: Higher Order Mode, Oversized Resonator, Unwanted Mode Rejection
  • Farangis Tabibi, Seyyed Mehdi Mirimani *, Jafar Adabi Pages 17-24
    Power transmission from source to load via transmitter and receiver coils is one of the most important parts of a wireless power transmission system. Certainly, designing a proper structure for these coils can improve mutual inductance, coupling coefficient, efficiency and system performance. In this paper, a new coil structure with low sensitivity to misalignment and movement of coils in comparison to conventional structures is presented and studied. The mutual inductance and system efficiency have been improved through selecting a specific shape for the core of the coils and using a soft magnetic composite for core structure. The superiority of the proposed structure compared to conventional structures is proved by the results obtained using Flux software.
    Keywords: Misalignment of the Coils, Soft Magnetic Composite, Magnetic Resonant Coupling, Transmitter, Receiver Winding Structure, Wireless Power Transmission
  • Abdollah Malakzadeh *, Mohammad Ahmadi Pages 25-32
    Terahertz waves that have existed since the creation of the cosmos, have played an important and significant role in advancement and innovation in modern scientific and industrial technologies. Among the various methods used to generate THz waves, backward-wave oscillator-based method as a compact and tunable broadband, high spectral density method has many great advantages. In this work, we have focused our attention on parallel processing and parallel analytical optimizing of formulas which govern the structure of a corrugated rectangular waveguide (CgRWG) based on the principles of backward-wave oscillator for terahertz communication bands. At the end, we simulated two structures based on our analytical conclusions. The final parallel optimized structure radiated in the wide range of 0.158-0.530 THz with about 1.12W average power, which nominates it as a good candidate to employ in terahertz tropospheric communication.
    Keywords: Terahertz, Backward-Wave Oscillator, Slow-Wave Structure, Slow-Wave Circuit, Interaction Impedance
  • Zahra Ghattan Kashani *, Seyed Amin Izadi, MohammadJavad Siahkari Pages 33-43

    Measurement of the air parameters above the Earth's surface has many research and operational applications including weather forecast. A radiosonde system is carried by a balloon up to the top of the troposphere or above it and obtains various information such as pressure, humidity, temperature, location, velocity, and wind direction at different altitudes from the Earth's surface during its climb. Then, the measured data are transmitted to the ground station using a radio transmitter. In this paper, the system design and fabrication and testing steps of a radiosonde operating at 400.6 MHz with the ground receiver and the associated antenna are described in detail. The aim of the project is to build a local radiosonde system to meet the requirements of the meteorological organization. Although the price of this system is very low compared to its foreign equivalent, its measured performance and stability under severe temperature changes are in good agreement with those of foreign counterparts.

    Keywords: Radiosonde, Weather Forecast, Temperature, Humidity Sensor, Pressure Sensor, GPS, Power amplifier, Ground Receiver, Link Budget
  • Farogh Asadi, Seyed Ehsan Abdollahi *, Sayyed Asghar Gholamian Pages 45-52
    Flux switching (FS) machines have recently received much attention because of their high torque density and their simple rotor structure. In these machines, the armature coil and excitation system are both mounted on the stator structure, and there is no coil, magnet or cage on the rotor. One of the drawbacks of the FS machines is the employment of large amounts of expensive rare earth magnets in their stator structure. Although ferrite permanent magnets can be used instead of rare earth magnets with about one tenth of the price, but the machine torque density is reduced. To solve this problem double stator structures are suggested. In machines with this structure, as in the conventional FS machines, the number of rotor teeth has a significant effect on machine’s performance. Therefore, in this paper, the effect of rotor topology on the performance of a double stator ferrite magnet FS machine is investigated using finite element modeling and simulation under nominal operating conditions. Finally, to evaluate the accuracy of simulation results, a prototype of the best structure with maximum torque is manufactured and tested. The test results confirm the correctness of the simulation results with considerable accuracy.
    Keywords: Flux switching motor, Ferrite Permanent Magnet, Finite Element Method, torque density, Power Density
  • Keyvan Sheibani, Samad Taghipour Boroujeni *, Gholamreza Arab Markade Pages 53-62
    In this paper the flux density components in the eccentric slotted surface mounted PM Vernier machine are obtained analytically at on-load and no-load conditions. In the modeling process some conformal transformations, including Schwartz Christoffel and bilinear transformations are applied. In addition, the Laplace solution is used to obtain the air gap flux density of the PMs and the armature reaction. To overcome the limitations of existing conformal transformation-based models, the concept of equivalent magnetization current and the uniqueness theorem are adopted. In the provided model, the air gap flux density, the machine cogging torque and the electromagnetic torque are obtained analytically. Finally, the obtained results are compared with the results of finite element analysis.
    Keywords: Vernier PM machines, Eccentricity, Conformal transformation, Equivalent surface current, Armature reaction
  • Amin Farajzadeh, Shahriyar Kaboli * Pages 63-73
    Nowadays, producing high voltage ultra-narrow bipolar pulse is considered in many applications. Considering the antenna or load, a bipolar pulse generator has many advantages compared to a unipolar pulse generator. Therefore, a high-power bipolar pulse generator has become a goal in the field of pulsed power. To achieve this goal, producing a bipolar pulse from a unipolar pulse is an important issue. Blumlein pulse generator is a widely used bipolar pulse generator with good performance. One of the issues in this pulse generator is the effect of spark gaps’ shape on the waveform of the output pulse. In this paper, a Blumlein bipolar pulse former has been considered, simulated and analyzed with different spark gap types. The effect of parasitic capacitance of these spark gaps in the transmission lines has been considered. The results of simulations can be used to design a bipolar pulse generator with acceptable output voltage waveform.
    Keywords: Bipolar pulse, Transmission lines, Unipolar pulse, Wave
  • Mostafa Golrokh Joubeni, Arash Dehestani Kolagar * Pages 75-86
    In this paper, design, simulation, and implementation of an induction heater with the ability of heating metals up to 300°C is carried out. The respective heater is made utilizing the relevant circuit, proper capacitor selection, and inductor design, and the experimental results are in good agreement with simulation results. In this paper, the induction heater simulation is carried out using the finite element method with COMSOL Multiphysics software. The finite element method for magnetic and thermal analysis is a conventional method and its capability has been proven in various physical fields. Therefore, finite element software has been applied to calculate and analyze the magnetic field and heat induced by induction heating. In this simulation, the relevant electric circuit is considered and all the elements are taken into account. According to the proposed electrical circuit and the related control method, a laboratory prototype proportional to the simulated dimensions is implemented in finite element software and the waveforms of the circuit parameters are analyzed. These induction heaters can be utilized in a variety of small and labware industries. In addition, they can be used as a preheater or heater for various applications (e.g., metallurgy industry, materials and metals processing, and testing in small dimensions). It should be noted that the circuit presented in this article is very cost effective and comparison of a laboratory-scale sample with simulation results demonstrates the validation and accuracy of the analysis.
    Keywords: Induction Heater, Eddy Current, Resonance, finite element analysis, Thermal Analysis
  • Seyyed Meysam Seyyedbarzegar *, Masoumeh Khodsouz Pages 87-95
    Reduction of electric and magnetic fields depends on the optimum design of high voltage tower and transmission lines. In this regard, many parameters need to be considered as variables whose simultaneous variations are necessary to obtain appropriate electric and magnetic field levels. Consequently, optimization programs have been used to achieve the most effective design. In this manuscript, optimization with respect to minimization of electric and magnetic fields, has been considered. Optimization process is based on NSGA II method. Phase and Shielding conductors’ height, phase conductors’ distance from each other, Shielding conductor distance from the central part of tower, conductors’ distance in bundle, midspan phase conductor sag and midspan Shielding conductor sag are the considered variables in this study. Along these mentioned variables, there are some constraints that limit the amount of variables in terms of physical arrangement, electrical protection and mechanical forces. In this article, COMSOL software as a link to MATLAB software has been implemented for optimization and calculation of electric and magnetic fields. The results obtained from the proposed algorithm show that each of the electric and magnetic fields decreased 21.7% and 34.1% respectively compared to the initial state. Consequently, within one-meter distance of the earth's surface, electric and magnetic fields show dramatic reduction in magnitude, compared to the initial state.
    Keywords: Electric, Magnetic Fields, Multi-Variable Optimization, Protection Constrains, Finite Element Method
  • MohammadSadegh Dehghani, Davoud Zarifi * Pages 97-104

    In this paper, a millimeter-wave power divider based on gap waveguide technology is designed for use in the feeding network of a slot array antenna. The simulation results demonstrate that the proposed structure has about 10% matching input bandwidth in the 58-64 GHz frequency range.The significant advantage of using gap waveguide technology is that there is no requirement of good electrical contact among different metallic parts of the low-loss structure which considerably simplifies the manufacturing processes and mechanical assembly at millimeter-waves applications. Finally, a planar slot array antenna is designed with sidelobe level of -23 dB and bandwidth of 4.1% at the center frequency of 60 GHz. The gain of antenna is higher than 21.7 dB over the operation bandwidth from 58.8 to 61.25 GHz, corresponding to efficiency larger than 88%.

    Keywords: Power divider, Gap Waveguide Technology, Slot Array Antenna, Low Sidelobe
  • K. Eyvazi, M. A. KaramI* Pages 105-112

    In this paper, a double-side bull’s eye plasmonic color filter used in complementary metal oxide semiconductor (CMOS) based standard imaging sensors is presented. The thin-film filter is silver-made and optimized by using a particle swarm algorithm in order to modify the corrugation period, duty cycle, film thickness, grating height and aperture diameter for infrared imaging. The filter is designed for central wavelength 835 nm, having the maximum transmittance of 38.6 % and the full width at half maximum (FWHM) of 110 nm. Inexpensive implementation, proximity to the sensitive region, reduced crosstalk and independence from  temperature-sensitive polymers, are some of the advantages of this filter, making it suitable for tough temperature conditions. Moreover, using functional analysis of this plasmonic filter and comparing it to the optical filters with similar central wavelength has led us to the investigation of surface plasmon features under a local electric field intensity distribution.

    Keywords: Plasmonic Filter, Particle Swarm Algorithm, Infrared Imaging