فهرست مطالب

الکترومغناطیس کاربردی - سال نهم شماره 1 (پیاپی 22، بهار و تابستان 1400)

نشریه الکترومغناطیس کاربردی
سال نهم شماره 1 (پیاپی 22، بهار و تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/17
  • تعداد عناوین: 12
|
  • علی قربانی، حمیدرضا خدادادی* صفحات 1-7
    یکی از روش های دسترسی چندگانه مورد استفاده در سامانه های مخابرات نوری که باعث افزایش نرخ ارسال داده می شود، همتافت تقسیم طول موج (WDM) است. در این فناوری می توان اطلاعات تولید شده توسط چندین فرستنده مجزا را به طور هم زمان در فیبر نوری ارسال کرد و سپس به تفکیک اطلاعات، در گیرنده پرداخت. استفاده از فناوری WDM و تقویت کننده نوری آلاییده به اربیوم (EDFA) موجب رشد چشمگیر سامانه های مخابرات نوری، به خصوص سامانه های مدوله سازی شدت/ آشکارسازی مستقیم (IMDD) شده است. امروزه به منظور افزایش نرخ ارسال داده، استفاده از روش های آشکارسازی همدوس، مورد توجه است. در این مقاله هدف اصلی، افزایش نرخ داده در سامانه های مخابرات نوری با استفاده از فناوری WDM و بالا بردن مسافت ارتباطی با استفاده از EDFA است. از این رو به طراحی و شبیه سازی سامانه مخابرات نوری پرداخته می شود که در هر کانال WDM، نرخ ارسال داده برابر با Gbps 100 باشد. برای دستیابی به نرخ داده قید شده، از ارسال به روش دوقطبشی، کاهش اثرات خطی (CD) و غیر خطی (SPM)، سامانه های آشکارسازی همدوس و روش های پردازش سیگنال، استفاده می شود. نتایج شبیه سازی در این مقاله نشان داد که تمام مولفه های در نظر گرفته شده در طراحی، موجب دستیابی به فاکتور کیفیت مورد نظر با مسافت ارتباطی km80 شد. همچنین استفاده صحیح از EDFA، مسافت پیوند انتقال را حداقل 100 درصد بهبود داد.
    کلیدواژگان: همتافت طول موج، تقویت کننده EDFA، مخابرات همدوس فیبرنوری، فیبر نوری تک مد
  • شهریار کابلی* صفحات 9-15
    لامپ های میکروویو یکی از اجزا مهم فرستنده های مخابراتی محسوب می شوند و در توان های بالا جایگزینی ندارند. مسئله برگشت توان موج در دهانه موجبر خروجی این لامپ ها در توان های بالا مشکلاتی به وجود می آورد. یکی از این مشکلات آسیب به سرامیک دهانه خروجی لامپ است که وظیفه جدا کردن خلا داخل لامپ را از محیط بیرونی بر عهده دارد. برای حل این مشکل معمولا سامانه های حفاظتی در منابع تغذیه لامپ وجود دارد که با قطع ولتاژهای تغذیه، لامپ را حفاظت می کند. چالشی که وجود دارد این است که اگر این سامانه حفاظت خیلی سریع باشد به نویز خیلی حساس می شود و باعث اخلال در عملکرد عادی فرستنده خواهد شد. از طرف دیگر اگر سامانه حفاظت کند باشد نمی تواند از لامپ محافظت کند. لذا تعیین دقیق سرعت سامانه حفاظتی بسیار مهم است. در این مقاله موضوع آسیب ناشی از خطای برگشت توان خروجی بر سرامیک دهانه خروجی لامپ مورد بررسی قرار می گیرد. با استفاده از تحلیل های میکروسکوپی این موضوع نشان داده می شود که قبل از رشد ترک در موجبر خروجی لامپ ساختارهای بلوری دوتایی به وجود می آیند. دما رخداد این ساختارهای دوتایی به عنوان معیاری برای فعال شدن سامانه حفاظت لامپ پیشنهاد می شود. نتایج آزمایشگاهی در تایید ایده مقاله ارایه می شود.
    کلیدواژگان: لامپ خلا، توان برگشتی، خطا، حفاظت
  • عباس خلیلی، صمد تقی پور بروجنی*، عبدالرضا ربیعی صفحات 17-25
    در این مقاله یک الگوی پویای فضای حالت برای ماشین القایی رتور سیم پیچی ارایه شده است. در الگو ارایه شده اثر هارمونیک های فضایی چگالی شار فاصله هوایی با لحاظ توزیع غیر سینوسی سیم پیچ های رتور و استاتور لحاظ شده است. همچنین ناهم محوری استاتیکی رتور در مدل پیشنهادی درنظر گرفته شده است. افزون بر متغیرهای جریان سیم پیچ ها و گشتاور الکترومغناطیسی، مدل پیشنهادی توانایی پیش بینی مولفه های کشش نامتعادل شعاعی را نیز دارد. از آن جایی که هدف مدل سازی استفاده از آن در شبیه سازی های دینامیکی ماشین می باشد، به منظور تسریع در زمان شبیه سازی یک تابع ایستایی برحسب متغیرهای حالت برای کشش نامتعادل مغناطیسی ارایه شده است. مولفه های این تابع استاتیکی همانند اندوکتانس ها از تحلیل مغناطیسی ماشین به دست آمده​اند. اگرچه برای یافتن تابع ارایه شده از تانسور تنش ماکسول استفاده شده است، در به دست آوردن کشش نامتعادل شعاعی نیاز به محاسبه چگالی شار و انتگرال گیری از فشار مغناطیسی برای یافتن نیرو نمی​باشد. در نهایت مدل ارایه شده با روش تحلیل گذرای اجزای محدود تایید شده است.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیکی، ماشین القایی رتور سیم پیچی شده، فضای حالت، ناهم محوری استاتیکی رتور، تحلیل اجزای محدود گذرا، کشش نامتعادل مغناطیسی
  • علی مقیمی، محمود حسینی علی آبادی*، حسن فشکی فراهانی صفحات 27-34

    در این مقاله ضمن معرفی گیربکس مغناطیسی سه سرعت هم محور، تاثیر ساختار هندسی بر روی گشتاور و چگالی شار مماسی و شعاعی بررسی شده است. با توجه به این که در بیشتر پروژه های ساخت، میل به ساختارهای مستطیلی و ذوزنقه ای شکل به علت راحتی کار بالا است، در این مقاله ساختار مستطیلی و ذوزنقه ای شکل گیربکس های مغناطیسی سه سرعت معرفی شد و سپس این گیربکس ها به روش اجزاء محدود، با گیربکس های مغناطیسی هلالی شکل مقایسه شدند. در این مقایسه نشان داده شد که گیربکس های مغناطیسی مستطیلی شکل از نظر چگالی شار لبه ها و گوشه ها با گیربکس های مغناطیسی هلالی شکل، تفاوت چندانی ندارند، اما توزیع چگالی شار در ساختار گیربکس مغناطیسی مستطیلی شکل، به علت متغیر بودن فاصله هوایی ما بین رتور میانی و مدولاتورها مطلوب تر است و نوسان کمتری در توزیع چگالی شار شعاعی و مماسی دارد اما ساختار ذوزنقه ای شکل هم از نظر توزیع چگالی شار و هم از نظر گشتاور نسبت به ساختار هلالی دارای عملکرد نامطلوبی است. در پایان ساختار هلالی شکل ساخته شد و نتایج تجربی نشان داد که این ساختار در گیربکس های مغناطیسی سه سرعت مورد تایید می باشد و دارای عملکرد بهتری نسبت به سایر ساختارها در گیربکس مغناطیسی است.

    کلیدواژگان: ساختار مستطیلی، ساختار ذوزنقه ای، گیربکس مغناطیسی، روش اجزاء محدود، ساختار هلالی، هم محور سه سرعته
  • سجاد محرابی، سعیدرضا استادزاده* صفحات 35-42
    در این مقاله مدار های معادل تقریبی و دقیق برای الکترودهای زمین مدفون در خاک های دو لایه افقی ارایه می شود. در مدار معادل تقریبی، خاک دو لایه با مقاومت ویژه معادل تقریب زده شده سپس الکترود زمین با مدار معادل RLC جایگزین می شود در حالی که در روش دقیق، ابتدا امپدانس ورودی الکترود زمین در حوزه فرکانس با حل عددی معادلات ماکسول به دست می آید سپس با استفاده از روش تطبیق بردار امپدانس ورودی با توابع کسری در حوزه فرکانس جایگزین شده و نهایتا مدار معادل دقیق الکترود در حوزه زمان حاصل می شود. به منظور استخراج بازه اعتباری مدار معادل تقریبی در خاک های دو لایه، تحلیل گذرای خطوط انتقال متصل به برقگیر در مجاورت خاک دو لایه انجام می شود، به گونه ای که الکترود زمین با دو الگوی دقیق و تقریبی جایگزین می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، هنگامی که ضخامت لایه اول خاک کمتر از m 1 یا بیشتر از m 20 باشد الگوی RLC منجر به نتایج قابل قبولی می شود. ضمنا تحلیل حساسیت روی ضخامت لایه اول خاک دو لایه نسبت به خاک تک لایه انجام می شود. نتایج نشان می دهد هنگامی که ضخامت لایه اول خاک بالاتر از m 40 باشد، رفتار خاک دو لایه همانند تک لایه می باشد.
    کلیدواژگان: مدار RLC، الکترود زمین، خطوط هوایی، برقگیر، خاک دو لایه، صاعقه
  • پیمان نادری*، آرمان رمضان نژاد، علی اکبر مطیع بیرجندی صفحات 43-49
    در این مقاله ساختاری جدید از گیربکس مغناطیسی ارایه شده است که می تواند عملکرد بهتری را در مقایسه با نمونه های متداول از خود نشان دهد. هدف این کار بررسی یک نوآوری در ساختار فیزیکی گیربکس مغناطیسی می باشد که باعث شده میدان مغناطیسی توزیع مناسب تری در ماشین داشته باشند. تنظیم موقعیت آهنرباها در طرح جدید سبب توزیع بهتر شار مغناطیسی می شود و در نتیجه عملکرد ماشین نسبت به نمونه های مرسوم بهبود می یابد. در ضمن، تغییرات ذکر شده، این امکان را پدید می آورد که میزان چگالی شار در فاصله هوایی افزایش یابد و همچنین سامانه ، پایداری بالاتری داشته باشد. گیربکس مغناطیسی جدید با ابعادی کوچک تر از طرح های پیشین،  علاوه بر این که مقدار گشتاور انتقالی افزایش یافته است، ماشین نوسان کمتری را تجربه می کند. نتایج شبیه سازی ها مبتنی بر روش اجزاء محدود می باشد و با استفاده از نرم افزار تحلیل الکترومغناطیسی Maxwell ANSYS محاسبات و اعتبارسنجی مورد نظر انجام گرفته است.
    کلیدواژگان: گیربکس مغناطیسی محوری، فرایند بارگذاری دینامیکی، روش اجزای محدود، توزیع آهنرباها، گشتاور انتقالی، تحلیل دینامیکی
  • محمدحسین امینی، علیرضا ملاح زاده* صفحات 51-54
    مدارهای مایکروویو ابررسانا از عنصرهایی متشکل از خطوط انتقال ابررسانا ساخته می شوند. هر چند که ابررساناها عملکرد سامانه را در سرعت بالا و کف نویز پایین فراهم می کند، اما تزویج میدان الکترومغناطیسی خارجی به آن ها می تواند در عملکرد این سیستم ها اختلال به وجود آورد. در این مطالعه ابتدا در حوزه طیفی یک رهیافت کلی جهت تحلیل رفتار الکترومغناطیسی ساختارهای ابررسانا در زوایای تابش مختلف ارایه می شود. سپس به کمک روش ارایه شده، تاثیرپذیری خطوط ریزنوار ابررسانا در تابش مایل مورد بررسی قرار می گیرد. این بررسی اثر ضخامت فیلم ابررسانا بر تاثیرپذیری خط را شامل می شود. مطابق با نتایج حاصل شده، بیشینه حساسیت پذیری برای تمام ضخامت ها با توجه به طول معمول به کار رفته در مدارات، در تابش با زاویه 80 درجه اتفاق می افتد اما مقدار آن برای ضخامت های مختلف متفاوت است. رفتار متفاوت جریان القایی در ضخامت های مختلف به علت تفاوت در امپدانس معادل ساختار است. همچنین از آنجا که برای فیلم های نازک راکتانس معادل بیشتر است، میزان حساسیت پذیری کمتر می گردد.
    کلیدواژگان: تاثیرپذیری، ابررسانایی، حوزه طیفی، روش ممان
  • جعفر خلیل پور*، حمیدرضا دلیلی اسکویی، سید علی تقوی صفحات 55-61

    در این مقاله، یک جاذب فراماده پهن باند با ساختاری ساده، ابعاد و ضخامت بهینه برای کاربردهای باند X پیشنهاد شده است. این ساختار با استفاده از سه حلقه دایروی شکافدار طراحی شده و با نرم افزار HFSS ابعاد آن بهینه سازی شده است. سلول واحد جاذب پیشنهادی دارای ابعاد و ضخامت کم (ضخامت 066/0  در فرکانس مرکزی GHz  10) می باشد. یک آرایه 24×24 عنصری از جاذب فراماده پیشنهادی با ابعاد 170×170 ساخته شده و مورد ارزیابی عملی قرار گرفت. مولفه های ساختاری فراماده حاصل شامل ضریب نفوذ مغناطیسی  و ضریب گذردهی الکتریکی  آن با روش نیکلسون- رز استخراج شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی و اندازه گیری عملی، نشان می دهد که تقریبا در کل محدوده باند x (GHz 3/7 الی GHz 50/11)، ساختار دارای پهنای باند جذب بالای 90 درصد می باشد. همچنین بررسی نتایج حاصله نشان می دهد که تطابق بسیار خوبی بین پاسخ اندازه گیری عملی و شبیه سازی برقرار می باشد. ساختار طراحی شده برای زوایای برخورد عمود و مایل موج الکترومغناطیسی، مورد آزمایش قرار گرفت که تا زاویه تابش 45 درجه، پهنای باند جذب ساختار تغییر محسوسی نمی کند.

    کلیدواژگان: جاذب فراماده، حلقه دایروی شکافدار، باند جذب
  • رضا کاظمی، محسن فلاح*، بیژن عباسی آرند، سید حسین محسنی ارمکی صفحات 63-70
    در این مقاله، طراحی جدیدی از یک آنتن پچ مایکرواستریپی مستطیلی با پهنای باند وسیع در باند Ku با استفاده از ساختار دی الکتریکی چندلایه، برای کاربردهای راداری و ماهواره ای پهن باند ارایه شده است. در این طراحی فشرده، یک گیره رسانای الکتریکی برای تحریک پچ تشعشع کننده مورد استفاده قرار گرفته است. پچ پارازیتی نیز توسط فاصله هوایی از پچ تشعشع کننده جدا شده است. با این روش ها، پهنای باند امپدانسی dB 10 اندازه گیری شده آنتن، به بیش از 22% افزایش یافته است. همچنین تغییرات بهره اندازه گیری شده آنتن در کل پهنای باند آن، کمتر از dB 1 است. در ادامه، نتایج شبیه سازی و اندازه گیری آنتن مذکور ارایه خواهد شد و مشاهده می شود که تطابق مناسبی بین شبیه سازی و اندازه گیری وجود دارد.
    کلیدواژگان: آنتن های مایکرواستریپی پهن باند، آنتن باند Ku، پهنای باند امپدانسی، پچ تشعشع کننده، پچ پارازیتی
  • سید محمدجواد رضوی*، عماد حمیدی، رضا ترینیا صفحات 71-77

    در این مقاله طراحی یک تغییردهنده فاز فریتی دومده با قطبش خطی مورد بررسی قرار می گیرد. تغییردهنده های فاز یکی از قطعات پرکاربرد در رادارهای آرایه فازی هستند.  قطعات اصلی این تغییردهنده فاز، میله و یوغ فریتی و قطبی کننده است. مشخصات هدف تغییردهنده فاز شامل پهنای باند فرکانسی GHz 7/10-1/10، متوسط تلف کمتر از dB 1 و تغییر فاز 360 درجه می باشد. به علت محدودیت های ساخت در برخی قطعات، یک تحلیل پارامتری روی برخی از مشخصات انجام شده است و میزان مجاز تغییرات این پارامترها نظیر طول تماسی یوغ و میله فریتی و فاصله هوایی بین آن ها ، طول و شعاع انحناء قطبی کننده گزارش شده است.

    کلیدواژگان: تغییردهنده فاز، دومده، فریت، رادار آرایه فازی، تحلیل پارامتری
  • علیرضا خداکرمی*، حسن فشکی فراهانی، رضا نصیری زرندی صفحات 79-88
    به منظور تسهیل در طراحی و تحلیل یک چرخ دنده، نیاز به محاسبه دقیق توزیع شار مغناطیسی در قسمت های مختلف چرخ دنده است. اگرچه استفاده از روش تحلیل المان محدود نسبتا دقیقتر است اما برای مطالعات پارامتری در مراحل اولیه فرآیند طراحی یک محصول، بسیار زمان بر است. لذا در این مواقع اغلب از روش MEC استفاده می شود. یکی از ساختارهای نسبتا جدید چرخ دنده ها، نوع قطب منتجه می باشد که در حجم آهنربا صرفه جویی می شود. در این مقاله مدل سازی دو بعدی یک چرخ دنده قطب منتجه با استفاده از روش MEC ارایه شده است که توزیع میدان های مغناطیسی، شارها، گشتاور روتور درونی و بیرونی را در بخش های مختلف چرخ دنده تعیین شده است. برای ارزیابی عملکرد مدل ارایه شده، برای دو نمونه چرخ دنده با مقادیر متفاوت ضریب قطب  و ضریب حلقه مدولاسیون چرخ دنده تحلیل شده و چگالی شار، گشتاور و غیره در بخش های مختلف چرخ دنده تعیین شده است. همچنین برای تایید نتایج به دست آمده از مدل، تحلیل المان محدود توسط نرم افزار Ansoft/Maxwell انجام گرفته است و نتایج با یکدیگر مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: چرخ دنده هم محور قطب منتجه، گشتاور شکست، حلقه مدولاسیون و چگالی شار
  • اسعد شمشادی*، علیرضا نصیری، پوریا خرم پور صفحات 89-97

    وقوع خطاهایی نظیر اتصال کوتاه و عبور جریان های خطای نسبتا بزرگ در شبکه های قدرت، امری اجتناب ناپذیر است، لذا طراحی شبکه زمین جهت تخلیه هر چه مناسب تر این جریان ها، باید با دقت کامل صورت پذیرد، به طوری که علاوه بر تامین مقاومت مناسب باعث افزایش بی رویه ولتاژ گام و تماس نگردد. شبکه زمین در پست های فشارقوی بایستی ایمنی افراد وتجهیزات را تامین نماید، لذا محاسبات طراحی و عملکرد صحیح و سالم شبکه باید با دقت مورد توجه قرار گیرد. ولتاژهای گام وتماس در پست های فشارقوی به شدت در حفظ ایمنی افراد تاثیرگذار می باشند، یکی از بدترین شرایطی که منجر به افزایش مقاومت الکتریکی کلی شبکه زمین می شود، چندپاره شدن شبکه زمین در اثر عواملی همچون خوردگی هادی ها می باشد. در این مقاله ضمن ارایه توضیحاتی پیرامون طراحی مناسب شبکه زمین پست فشارقوی، به شبیه سازی شبکه زمین یک پست فوق توزیع و اثر چندپاره شدن شبکه زمین در آن بر ولتاژهای گام و تماس در نرم افزار اجزای محدود COMSOLMultiphysics پرداخته شده است.پس از انجام و بررسی شبیه سازی ملاحظه شد که ولتاژهای گام و تماس در شبکه های زمین دو تکه و سه تکه بسیار بیشتر و پرخطرتر نسبت به شبکه زمین سالم بوده و به طور خطرناکی تا بیش از48مقدار اولیه برابر می توانند افزایش یابند.

    کلیدواژگان: شبیه سازی الکترومغناطیسی، پست فشارقوی، شبکه زمین، ولتاژهای گام و تماس، روش اجزای محدود
|
  • Ali Ghorbani, H. R. Khodadadi * Pages 1-7
    One of the multiplexing methods used in optical telecommunication systems that increases the data transmission rate is Wavelength Division Multiplexing (WDM). In this technology, the information produced by several separate transmitters can be sent simultaneously in the optical fiber and then the information is separated in the receiver. The use of WDM technology and erbium doped fiber amplifier (EDFA) has led to the dramatic growth of optical telecommunication systems, especially direct intensity modulation / detection (IM DD) systems. Today, in order to increase the data transfer rate, the use of coherent detection methods is considered.In this paper, the main purpose is to increase the data rate in optical telecommunication systems using WDM technology and increase the communication distance using EDFA. Therefore, we design and simulate an optical telecommunication system that in each WDM channel, the data transmission rate will be equal to 100 Gbps. To achieve the specified data rate, we also use Dual Polarization transmission, linear effect reduction (CD) and nonlinear (SPM) methods, coherent detection systems and signal processing methods. The simulation results in this paper showed that all the effective components considered in the design, achieved the desired quality factor with a communication distance of 80 km. Proper use of EDFA also improves the transmission link length by at least 100%.
    Keywords: wavelength-division multiplexing, Erbium-doped fiber amplifier, coherent detection, single-mode fiber
  • Sh. Kaboli * Pages 9-15
    The ceramic fracture in output RF1 window is one of the most important failure factors in high power vacuum tubes. Fast protection systems are used to protect the tube. These protection systems are activated with some measured variables such as the level of backward RF power. On the other hand, a fast protection system can be activated with noise. Therefore, a tradeoff must be done between the response time of the protection system and its sensitivity to the noise. There are many methods to determine the response time of the protection system. The level of allowable power loss in the tube failure process is one of the conventional figures of merit for protection response time determination. However, these methods are conservative and the resulted response time is usually less than the critical time which is necessary for protecting the tube. In this paper, an experimental investigation is presented about the relation between the response time of the tube protection system and the crack growth in the ceramic of RF window. It is shown that the twin growth in ceramic can be a reliable figure of merit for the response time calculation of the tube protection system.
    Keywords: Vacuum tube, Reflected power, Fault, Protection
  • A. Khalili, S. Taghipour Boroujeni *, A. Rabiei Pages 17-25
    In this paper, a dynamic model is provided to obtain the waveform of the unbalanced magnetic force in the wound rotor induction machines with static eccentricity. The provided dynamic model is based on the voltage state-space equations of the coupled circuits in the eccentric induction machine. In the model the slotting effect and saturation is neglected and the slot ampere turn is distributed on the slot opening. To avoid computation of the air gap flux density and evade of magnetic pressure integration in each time-step of Runge-Kutta computations and consequently reducing the computation time of dynamic simulations, a static function of the stator and rotor windings’ currents are proposed for computation of the unbalanced magnetic force. The parameter of the proposed function is obtained by analyzing the air gap field density by using winding function theory. Finally, the waveform of the unbalanced magnetic force of the eccentric induction machine is obtained and verified by time-stepping finite elemnt analysis.
    Keywords: Dynamic Simulation, Wound Rotor Induction Machine, State-Space, Static Eccentricity, Time-Stepping Finite Element Analysis, Unbalanced magnetic pull
  • A. Moghimi, M. Hosseini Aliabadi *, H. Feshki Farahani Pages 27-34

    Besides introducing the triple-speed coaxial magnetic gear, the paper studies the influence of the geometric structure on torque and tangential and radial flux density. As rectangular and trapezoidal structures are more welcomed in most projects thanks to their ease of use, the present paper also introduces triple-speed coaxial magnetic gears with rectangular and trapezoidal structures. Then these gears are compared with crescent-shaped magnetic gear using the finite element method. The comparison shows that rectangular magnetic gears are not much different from crescent-shaped gears in terms of the flux density on the edges and corners. However, flux density distribution is more desirable in the former as the air gap between the middle rotor and modulators is variable, and less oscillation is experienced considering tangent and radial flux density distributions. Nonetheless, the trapezoidal structure presents unsatisfactory performance in comparison to the crescent-shaped structure in terms of flux density distribution and torque. An experimental crescent-shaped magnetic gear was built. The obtained results prove the validity of the use of this structure in triple-speed coaxial magnetic gears and the high performance of it compared to other structures used in magnetic gears.

    Keywords: rectangular structure, trapezoidal structure, magnetic gear, Finite Element Method, crescent-shaped structure, triple-speed coaxial
  • S. Mehrabi, S. R. Ostadzadeh * Pages 35-42
    In this paper, approximate and exact equivalent circuits for grounding electrodes buried in horizontally two-layered soils are introduced. In the approximate one,  two-layer soil is approximated with equivalent resistivity and then the grounding electrode is modelled with RLC equivalent circuit, while in the exact one, the input impedance of the grounding electrode is first computed in the frequency domain via numerical solution of Maxwell’s equations. Then the input impedance is replaced with rational functions and finally the equivalent circuit in time domain is achieved. In order to extract the validity range of the approximate circuit in two-layer soils, transient analysis of overhead line terminated to arrester in the presence of two-layer soils is carried out where the grounding electrodes are modelled with approximate and exact circuits. The simulation results show that when the thickness of the first layer is less than 1 meter or greater than 40 meter, the approximate circuit yields acceptable results. In addition, sensitivity analysis is carried out on the thickness of the first layer with respect to the single-layer soil. The simulation results show that when the thickness is greater than 40 meter, the two-layer and single-layer soils have the same behavior.
    Keywords: RLC circuit, grounding electrode, overhead line, two-layer soil, Arrester, lightning
  • P. Naderi *, A. Ramezannezhad, A. A. Motie Birjandi Pages 43-49
    This paper presents a new structure in the magnetic gearbox field, which can bring better performances rather than the conventional one. This work aims to describe a developed magnetic gear with a novelty in its physical structure which cause gearbox can experience a new magnetic field distribution. Having experienced a further distribution in its magnets plan, the new model can reveal better performances rather than the original coaxial gearboxes. Although dimensions of the new coaxial gearbox get smaller than the ones in typical design, torque transfer and fluctuating rates have incredibly improved. Simulation results, based on the proposed models, are extracted from a time-stepping finite element analysis. ANSYS Maxwell software uses the Finite Element Method in its calculations and reports the results to validate the magnetic systems operations.
    Keywords: Coaxial Magnetic Gearbox, Dynamic Load Processing, Finite Element Method, Magnet Distribution, Transfer Torque, Dynamic Analysis
  • M. H. Amini, A. R. Mallahzadeh * Pages 51-54
    Superconducting microwave circuits are composed of components made from superconducting microstrip transmission lines (SMTLs). The spatial features of the superconductors provide the system operation at high speed and low noise floor. However, coupling the external electromagnetic field in these systems reduces or nullifies their performance. In this article a general solution for evaluating the electromagnetic behavior of SMTL in different incidence angles is proposed. The analysis is portrayed in the spectral domain. Using the proposed approach, the electromagnetic susceptibility (EMS) of the line is evaluated for oblique incidence. It is investigated for different film thicknesses. The study reveals that the line's susceptibility has the highest value at 80o. But, its value varies for different thicknesses. Different behavior of the induced current for different thicknesses is due to the difference in equivalent impedance. Moreover, due to increase in the equivalent reactance, the line's susceptibility is decreased as the film thickness is decreased.
    Keywords: Electromagnetic susceptibility, electromagnetic superconductivity, spectral domain, method of moment
  • Jafar Khalilpour *, H. R. Dalili Oskouyi, Seyyed Ali Taghavi Pages 55-61

    In this paper, an ultra-wide-band Metamaterial Absorber with simple structure and optimum dimensions and thickness is proposed for X-band applications. This structure design with using three split circular rings and its dimensions optimized with HFSS. The unit cell of the proposed absorber has low dimensions and thickness (thickness 0.066λ_0 at 10 GHz central frequency). An array of 24 × 24 elements of the proposed metamaterial absorber with dimensions of  〖170×170 mm〗^2 was constructed and evaluated in practice. The structural parameters of resultant Metamaterial including permeability (μ) and permittivity (ε) are extracted by using Nicolson- Rose method. The results of simulation and practical measurement, show that, almost in total X-band rang (of 7.3 GHz to 11.5 GHz), the structure of the absorption bandwidth is 90%. Also, the studing of the results shows that, there is a good agreement between the acting measurement and simulation. The designed structure was also tested for the angles of perpendicular and obliquely incident electromagnetic wave, that, up to 45 degrees, absorption bandwidth did not change much.

    Keywords: Metamaterial Absorber, Split Ring, Absorption Band
  • Reza Kazemi, Mohsen Fallah *, Bijan Abbasi Arand, Seyyed Hossein Mohseni Armaki Pages 63-70
    In this paper, a new design of a wide band rectangular microstrip patch antenna in Ku-band using multilayered dielectric structure is presented for broadband RADAR and satellite applications. In this compact design, a conductor pin is used to excite the radiating patch. The parasitic patch is separated from the radiating one by air gap. The obtained 10-dB impedance bandwidth of the antenna is improved to more than 22%. The variations in the measured gain of the proposed antenna are less than 1 dB in the whole bandwidth. The simulation and fabrication results of the proposed antenna are in a good agreement.
    Keywords: Wideband microstrip antennas, Ku-band antenna, Impedance bandwidth, Radiating patch, Parasitic patch
  • Sayed MohammadJavad Razavi *, Emad Hamidi, Reza Toreinia Pages 71-77

    The design of a dual mode ferrite phase shifter with linear polarization is investigated in this paper. Phase shifters are one of the most commonly used components in phased array radars. The main parts of this phase shifter are ferrite rod, yoke and polarizer. The main specifications of phase shifter are 10.1-10.7 GHz bandwith, less than 1 dB average loss and 360 degree phase shift. Due to the limitations of manufacturing in some parts, a parametric analysis has been performed on some specifications and the allowable amount of changes in these parameters such as yoke and ferrite rod contact length and the air gap between them, the length and radius curvature of polarizer has been reported.

    Keywords: phase shifter, dual mode, Ferrite, Phased array radar, parametric analysis
  • A.R Khodakarami *, Hassan Feshki Farahani, Reza Nasiri Zarandi Pages 79-88
    Design and analysis of a magnetic gear (MG) needs to pricise calculation of flux density distribution along the MG. However applying the finite element methode is relatively accurate, it takes a long time in the preliminary design process in order to study the effective parameters. One of the new structures of MGs is consequent-pole mahgnetic gear (CPM) kind that saves the permanent magnet (PM). In this paper, the 2-dimensional (2D) modeling of a CPM using magnetic equivalent circuit (MEC) method is presented which determines the distribution of magnetic fields, fluxes, and torques of inner and outer rotors. To evaluate the performance of the proposed model, a CPM is analysed with two pole PM arc coefiecinet and flux density is extracted in different parts of CMG as well as its radial and tangential  component of tourqu. Furthermore, to confirm the proposed model results, the finite element analysis was performed by Ansoft / Maxwell software that verifies the MEC results.
    Keywords: consequent-pole magnetic gear, pull out torque, modulation ring, flux density
  • Asaad Shemshadi *, Alireza Nasiri, Pourya Khorampour Pages 89-97

    The earth grid at high voltage substations should provide safety for people and normal equipment operation, therefore design calculations should be consideredaccurately. Step and touch voltages are among the items that affect people’s safety at high voltage substations. Grounding is suitable so that in addition to having low electrical resistance to the ground, it does not increase the step and touch voltages. Among the factors that laed to an increase in the electrical resistance of the earth’s grid is the tearing of the earth’s grid due to factors such as corrosion of conductors. In this article we provide a description of the appropriate design of high voltage substations grid to simulate the overhead substation grid and its effect on step and touch voltages in ComsulMultiphysics software based on the finit element method. After performing the simulation,it is noticed  that the stepand touch voltages in the two-and three-piece earth’s grid are much higher than the healthy earth’s grid and about 48 times comparing with the normal grid.

    Keywords: Electromagnetic modeling, high voltage substation, Earthgrid, step, touch voltages