فهرست مطالب

الکترومغناطیس کاربردی - سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 26، بهار و تابستان 1402)

نشریه الکترومغناطیس کاربردی
سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 26، بهار و تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محسن منصورسمائی، عبدالله ملک زاده* صفحات 1-8
    حساسیت بسیار زیاد امواج نوری منتشرشده درون موجبر فیبر نوری به تغییرات محیطی، منجر شده تا از فیبرهای نوری به عنوان حسگر پارامترهای محیطی همچون دما، کرنش، تنش، رطوبت، غلظت و... بطور گسترده استفاده شود. در بین حسگرهای فیبری، حسگر توری براگ فیبر نوری (FBG) به دلیل دقت بالا و طول سنجش مناسب و البته مقرون به صرفه بودن، کاربردهای فراوانی در زمینه های مختلف عمرانی و صنعتی پیداکرده است ولی برخی محدودیت های این حسگر منجر به کاهش چشمگیر عملکرد آن شده است. یکی از مهم ترین این محدودیت ها، مشکلات موجود در اندازه گیری چند پارامتر محیطی، به خصوص دما و کرنش بطور همزمان است. این محدودیت منجر شده تا روش های زیادی برای اندازه گیری همزمان دما و کرنش به کمک حسگر FBG پیشنهاد شود. اکثر این روش ها نیاز به بیش از یک توری براگ فیبری یکنواخت دارند و برخی دیگر نیز از یک تک توری براگ فیبری خاص، و نه یکنواخت، برای اندازه گیری همزمان دما و کرنش استفاده می کنند. هر یک از این روش ها معایبی همچون نیاز به بیش از یک توری براگ، پیچیدگی در چیدمان و صرف بازه ی وسیعی از منبع پهن باند را دارند. هدف ما در این مقاله، شبیه سازی عددی و همچنین طراحی یک چیدمان مناسب برای محاسبه همزمان تغییرات دما و کرنش محیطی توسط تنها یک توری براگ فیبری یکنواخت است. باتوجه به نتایج شبیه سازی حاصل از نرم افزار متلب، حساسیت این حسگر نسبت به دما pm/°C 14 و نسبت به کرنشpm/με 678/0 بدست آمده است.
    کلیدواژگان: حسگر فیبر نوری، توری براگ فیبری، حسگر کرنش، حسگر دما، اندازه گیری همزمان
  • حامد معظمی گودرزی*، علیرضا دولت آبادی صفحات 9-20
    سامانه‏ های پروازی متعددی با کاربردهای گسترده در زمینه‏ های مختلف علمی، صنعتی، و تجاری وجود دارند. یکی از بخش‏های مورد استفاده در این ساختارها، رادار است. بسیاری از کاربردهای این سامانه‏ ها، نیازمند ردگیری اهداف یا جهات در محدوده زاویه ‏ای باریک است. این ویژگی با به ‏کارگیری آنتن‏هایی دارای پهنای پرتو باریک به‏ دست می ‏آید. آنتن‏های آرایه ‏ای، می‏ توانند در کنار فراهم نمودن بهره مورد نیاز، تحقق بخش چنین نیازی باشند. همچنین، این پهنای پرتو باید در محدوده قابل قبولی از جهات مختلف قابل تنظیم باشد. چنین ویژگی تنظیم پذیری به کمک استفاده از آنتن‏های آرایه فازی تحقق پذیر است. قابلیت تغییر جهت گلبرگ اصلی یک چنین آنتنی، به کمک ادوات فعال تغییر دهنده فاز تغذیه آنتن‏های موجود در آرایه، مانند دیودهای پین و ادوات فریت، فراهم است. با این حال، استفاده از ادوات غیرفعال ماتریس باتلر ابزاری ساده ‏تر و ارزان‏تر برای تحقق چنین راهکاری به‏ شمار می‏ آید. به‏ کارگیری ماتریس باتلر با تعداد درگاه ورودی-خروجی بیشتر منجر به الگوی تشعشعی با پهنای باند باریک‏تر می ‏شود. در این مقاله، طرحی ساده از ماتریس باتلر 32×32 در طیف فرکانسی باند X معرفی، و نتایج شبیه ‏سازی عملکرد آن ارایه می‏شود. این شبیه‏ سازی ‏ها به‏ کمک نرم ‏افزار کامسول که مبتنی بر روش اجزای محدود است اجرا شده ‏اند. در نهایت، پس از اعمال موج به دو درگاه ورودی مشخص و اتصال ساختار ماتریس باتلر به آرایه مایکرواستریپ، پهنای پرتوی 3/5 درجه به‏ دست می ‏آید. دست‏یابی به تشعشع با پهنای پرتو باریک بر اساس آرایه آنتن‏های مایکرواستریپ تغذیه شده با ماتریس باتلر 32×32 و تنها بر پایه برد تک ‏لایه، هدف اصلی این پژوهش است.
    کلیدواژگان: آنتن، آرایه فازی، ماتریس باتلر، رادار، مایکرواستریپ
  • علیرضا دانشمندی، عارف بالی*، حسین فیاضی صفحات 21-29
    ترانسفورماتورهای قدرت فرکانس بالا در مبدل های الکترونیک قدرت وجود دارند برای بسیاری از کاربرد ها مانند انتقال انرژی، سیستم های انرژی تجدید پذیر و منابع تغذیه وجود دارد. فن آوری های تولید مواد مغناطیسی مانند فریت، آمورف و نانو کریستال با فرکانس بالا برای کوچک سازی ترانسفورماتور ها و طراحی بهینه به کار گرفته می شود. در این مقاله ، طراحی ترانسفورماتور فرکانس بالا مبتنی بر روش اجزای محدود (FEM) پیشنهاد شده است، و یک ترانسفورماتور فرکانس بالای 5 کیلو ولت و توان 100 وات با هسته فریت برای کاربرد در شارژ کننده ولتاژ بالا در فناوری توان پالسی طراحی شده است. پس از مرحله محاسبات، مدل سه بعدی ترانسفورماتور با هسته غیر خطی با نرم افزار تحلیل اجزای محدود ماکسول ایجاد می شود و سپس شبیه سازی های مدل الکترومغناطیسی ترانسفورماتور با مدار مبدل الکترونیک قدرت با کمک نرم افزار Simplorer برای شرایط عملیاتی پیاده سازی می شود. همچنین بازده ترانسفورماتور، مدار معادل دقیق ترانسفورماتور و توزیع شار در هسته ترانسفورماتور بدست آمده است. علاوه بر این ، نمونه ترانسفورماتور ساخته و آزمایش شده است. داده های به دست آمده از روش المان محدود با روش تحلیلی و آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که روش المان محدود در مقایسه با روش های تحلیلی دقیق تر به نظر می رسد. با توجه به اهمیت و پیچیدگی طراحی ترانسفورماتور های فرکانس بالا، استفاده از این روش می تواند مزایا و سادگی را برای طراحان ترانسفورماتور برای محاسبات پارامتر ها و طراحی بهینه فراهم کند.
    کلیدواژگان: روش المان محدود، ترانسفورماتور پالسی، مبدل رزونانسی، الکترونیک قدرت
  • علی کیوانلو، مرتضی رضائی* صفحات 31-39
    در این مقاله یک حسگر فعال مایکروویوی بی سیم با ضریب کیفیت بالا برای اندازه گیری فشار در محیط های سخت ارایه شده است. فرکانس کاری این حسگر 1.2GHz بوده و ساختار آن از دو بخش قرایتگر و تشدیدکننده SRR تشکیل شده است. در طراحی انجام شده روی تشدیدکننده یک پد متحرک قرار داده شده است که با جابه جایی آن تحت اعمال فشار، فرکانس تشدید SRR تغییر خواهد یافت. این فرکانس، با استفاده از پارامتر پراکندگی تلفات تعبیه از طریق بخش قرایتگر اندازه گیری می گردد. به منظور بهبود قدرت تفکیک، ضریب کیفیت حسگر با استفاده از یک مدار فعال با فیدبک مثبت در بخش قرایتگر افزایش داده شده است. بدین ترتیب ضریب کیفیت حسگر غیرفعال از 91/73 به 3268 در حسگر فعال بهبود یافته است. میزان حساسیت حسگر نیز در هر دو مدل غیرفعال و فعال، 70MHz/mm می باشد. حسگر پیشنهادی با استفاده از نرم افزارهای CST و ADS مورد شبیه سازی و بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: حسگر فشار بی سیم، حسگر مایکروویوی، حسگر فعال، ضریب کیفیت
  • محمدعلی حداد*، رقیه ایزن، عباس بهجت صفحات 41-50
    آسفالتین یکی از ترکیبات نفت خام به شمار می رود که باعث بروز مشکلات عدیده ای همچون خوردگی لوله های انتقال، انسداد در لوله های نفتی و تغییر شاخص ترشوندگی مخازن در صنایع نفت شده است. در این مقاله، به منظور مطالعه ی ساختار مولکولی آسفالتین، مشخصه یابی بینابی ترکیبات آسفالتین میادین نفتی جنوب غربی ایران با استفاده از بیناب نگاری رامان برای نخستین بار انجام شده است. بیناب های ثبت شده، با استفاده از مساحت متناظر با باندهای مشاهده شده ی D1 ، G و همچنین بهره گیری از مدل پیشنهادی تونیسترا و کونیگ، مورد مطالعه قرار گرفته اند. بررسی های انجام شده، منجر به تخمین اندازه ی صفحه ی آروماتیک در بازه 2.5-1.3 نانومتر برای نمونه های آسفالتین شده است. نتایج بدست آمده در تطابق بسیار نزدیک با مقادیر گزارش شده ی پیشین برای نمونه های آسفالتین دیگر مناطق دنیا است. علاوه بر این، تحلیل بیناب های ثبت شده حاصل از بیناب نگاری تبدیل فوریه فروسرخ نمونه های آسفالتین، منجر به تخمین تقریبی شاخص های آلیفاتیک، آروماتیک، زنجیره بلند کربنی، استخلافی 1 و استخلافی 2 به ترتیب با مقادیر 0.02، 1.36، 0.056، 0.32، 0.28 شده است.
    کلیدواژگان: رسوبات آسفالتین، بیناب نگاری رامان، بیناب نگاری تبدیل فوریه فروسرخ، اندازه صفحه آروماتیک، باندهای گروه های عاملی
  • حمید صانعی*، جواد سلطانی صوفیانی، بهروز عبدالعلی صفحات 51-59
    موتورهای جریان مستقیم جاروبک دار آهنربای دایم به علت قیمت کم و همچنین کنترل ساده در بخش های مختلف خودرو مانند پنجره های برقی، سیستم تهویه، کنترل آینه ها و... استفاده می شوند. تخمین دقیق سرعت و موقعیت بدون سنسور موتورهای مورد استفاده در این کاربردها یکی از موضوعاتی است که مورد توجه سازندگان خودرو و پژوهشگران قرار گرفته است. این کار معمولا با استفاده از تشخیص نوسان های جریان آرمیچر انجام می گیرد. ازاین رو در این مقاله سعی شده است مدلی ارایه شود تا امکان پیش بینی دقیق رفتار این موتورها در محاسبه نوسان های جریان را داشته باشد. برای اینکار ضمن بررسی مدل های توسعه داده شده، با اصلاح آزمایش های مورد نیاز جهت تعیین پارامترهای مدل و همچنین در نظر گرفتن اثر گشتاور دندانه در آن، دقت مدل بهبود داده شده است. در بخش های مختلف برای انجام بررسی و همچنین تایید عملکرد مدل بهبود داده شده، از نتایج شبیه سازی اجزای محدود یک موتور نمونه استفاده شده است. مقایسه نتایج مدل پیشنهادی با مدل های قبلی و همچنین شبیه سازی اجزای محدود تایید کننده عملکرد مدل پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: موتور جریان مستقیم، موتور جاروبک دار، آهنربای دائم، پنجره برقی خودرو، مدل موتور، شبیه سازی اجزای محدود
  • مسلم علیزاده فر، زینب رحمانی*، عباس عبدلی آرانی صفحات 61-73
    معادله پاشندگی و نرخ رشد امواج الکترومغناطیسی هیبریدی منتشره در دو نوع موجبر ترکیبی با دیواره رسانای کامل شامل ستون پلاسمای سرد همسانگرد که توسط باریکه الکترونی نسبیتی تغذیه می‏شوند، مورد مطالعه قرار می‏گیرد. دیواره رسانای موجبر نخست دارای سطح مقطع بیضوی است که ستون پلاسما با مقطع دایره در مرکز آن قرار گرفته و بقیه نواحی داخلی از مرز پلاسما تا مرز موجبر با ماده دی‏الکتریک پر شده است. اما موجبر دوم دارای سطح مقطع دایروی است که ستون پلاسمای بیضوی در مرکز آن قرار گرفته است. باریکه‏های الکترونی بعنوان چشمه انرژی بصورت هم محور با ستون پلاسما به داخل آن تزریق می‏شوند. با محاسبه مولفه‏های میدان‏های الکترومغناطیسی در هر یک از نواحی پیکربندی های مورد مطالعه و اعمال شرایط مرزی، فرکانس کار و نرخ رشد بدست می‏آیند. نتایج محاسبات عددی به صورت نمودار ارایه می‏گردد.
    کلیدواژگان: باریکه الکترونی نسبیتی، پلاسمای سرد، معادله پاشندگی، موجبر ترکیبی، نرخ رشد زمانی
  • فلاح محمدزاده، علی حسنی*، محمد خلج امیر حسینی صفحات 75-85
    آنتن های آرایه ای شکافدار خطی شعاعی از نوع آنتن های موجبری شکافدار هستند. این آنتن ها بازدهی بالایی دارند و برای تولید قطبش دایروی به کار می روند. در این مقاله از یک ساختار موج آهسته برای افزایش توان قابل تحمل آنتن استفاده شده است. استفاده از این ساختار باعث ایجاد یک آنتن آرایه ای شکافدار خطی شعاعی دو طبقه می شود. روی ساختار موج آهسته، صفحه ی شکاف ها قرار دارد که بوسیله ی همین ساختار تغذیه می شوند. هر دو شکاف عمود بر هم (برای ایجاد قطبش دایروی) یک واحد تشعشع را تشکیل می دهند. واحد های تشعشع روی یک مسیر حلزونی به فواصل مشخص از هم، توزیع شده اند. این آنتن برای کار در فرکانس مرکزی 9/45 گیگا هرتز و شعاع 270 میلی متر طراحی، شبیه سازی و ساخته شده است. طبق نتایج شبیه سازی مقدار ضریب بازتاب 18/93- دسی بل، بازدهی تشعشعی بیش از 93 درصد و بازدهی دهانه حدودا 28/5 درصد است. مقدار ضریب بازتاب برای نمونه ساخته شده در بازه ی 9/385 گیگا هرتز تا 9/417 گیگا هرتز کمتر از 10- دسی بل است. مقدار بهره برای این آنتن 29/1 دسی بل، نسبت محوری کمتر از 3 دسی بل و توان قابل تحمل آن 123/4 مگا وات تعیین شده است.
    کلیدواژگان: آنتن آرایه ای خطی شعاعی شکافدار (RLSA)، امواج مایکروویو توان بالا (HPM)، موجبر های شعاعی، ساختارهای موج آهسته (SWS)
  • محمد واحدی*، علی ریاحی صفحات 87-93
    در این مقاله، یک مطالعه نظری جامع برای بررسی اثر ضخامت لایه جاذب بر حساسیت حسگرهای تار نوری نازک شده که منجر به بیشترین حساسیت می شود، انجام شده است. به این منظور، یک روش پلکانی برای بررسی تاثیر ضخامت لایه بر حساسیت حسگرهای تار نوری معرفی شده است. با توجه به نتایج بدست آمده از شبیه سازی های انجام شده با استفاده از این روش، مشخص شد که افزایش حساسیت حسگر تار نوری نازک شده به ضریب شکست لایه وابسته است. وابستگی حساسیت به ضریب شکست لایه جاذب و ضخامت لایه جاذب در دو حالت مختلف در نظر گرفته شده است: اگر ضریب شکست لایه کوچکتر از ضریب شکست تار باشد، مشاهده می شود که حساسیت با افزایش ضخامت لایه افزایش می یابد، اما زمانی که ضریب شکست لایه بزرگتر از ضریب شکست تار باشد، نقاط بهینه ای در نمودار حساسیت برحسب ضخامت لایه وجود دارد که در این نقاط حساسیت بیشترین مقدار را دارد.
    کلیدواژگان: حسگر تار نوری، تار نوری نازک شده، روش پلکانی، میدان میرا، حسگر ضریب شکست، ضخامت لایه جاذب
  • مریم کریمی* صفحات 95-105
    در فیبرهای کریستال فوتونی با مغزی تهی، هدایت پرتو بر اساس وجود گاف های نواری صورت می گیرد. دو ساختار شانه عسلی و مثلثی زیر مجموعه ساختارهای متناوب سه گوش است. در این مقاله تاثیر شکل ساختار، کسر پر شدگی هوا و اندازه مغزی بر گاف نواری فیبرهای مغزی تهی با دو ساختار مثلثی و شانه عسلی بررسی و با هم مقایسه شده است. پایه ساختار استوانه ای با میله های هوا در محیط سیلیکایی در نظر گرفته شده است. مد انتقالی دارای قطبش مد هیبرید است. شبیه سازی ساختارهای مثلثی و شانه عسلی در سه بعد نشان می دهد که گاف نواری برای مدهای عرضی وجود ندارد. باند انتقال انرژی در محدوده باند C است و کلیه مشخصات هر دو ساختار شامل ثابت شبکه، کسر پرشدگی و فاصله بین دو حفره در شبیه سازی یکسان در نظر گرفته شده است. نتایج این مقاله با استفاده از نرم افزار آرسافت ارایه شده است.
    کلیدواژگان: ساختار مثلثی، ساختار شانه عسلی، فیبر کریستال فوتونی مغزی تهی، نرم افزار آرسافت
  • مهدی جعفری مقدم، حمیدرضا خدادادی*، پوریا اعتضادی فر صفحات 107-114

    آشکارسازی ناهنجاری مغناطیسی (MAD)، یک روش غیرفعال برای آشکارسازی هوا پایه اجسام زیرسطحی است. امواج نوری، راداری و صوتی، قادر به عبور از هوای آزاد به محیط آب دریا و نفوذ به عمق آب نبوده، میرا شده و یا به محیط هوا برمی گردند. از طرف دیگر خطوط نیروی میدان مغناطیسی در این مرز بدون تغییر هستند. روش MAD بر اساس اندازه گیری کوچک ترین تغییرات یا اختلال ایجادشده در میدان مغناطیسی زمین براثر عبور یک شی فرو مغناطیسی و میدان دو قطبی مغناطیسی تولیدشده در اطراف آن، استوار است و به ویژه در آب های کم عمق، یکی از کارآمدترین روش ها به شمار می رود. با توجه به کاهش سریع میدان مغناطیسی با افزایش فاصله، اختلال مغناطیسی تولیدشده توسط هدف مغناطیسی در فاصله دور، معمولا در نویز مغناطیسی، مدفون می شود و به عبارت دیگر نسبت سیگنال به نویز (SNR) پایین می آید. در این مقاله به منظور بهبود عملکرد آشکارسازی اختلال مغناطیسی در SNR پایین، یک روش ترکیبی از MAD مبتنی بر روش تجزیه حالت تجربی (EMD)، و حداقل آنتروپی، پیشنهادشده است. به منظور ارزیابی عملکرد روش، یک دستگاه اندازه گیری الکترونیکی ساخته شده و داده های مغناطیسی به صورت میدانی از دریای کاسپین در محدوده ی بندر انزلی برداشت شده است. این داده ها که آغشته به نویز مغناطیسی محیطی است به روش آنتروپی موردبررسی قرارگرفته است. با توجه به ویژگی آنتروپی، ناهنجاری مغناطیسی هر زمان که آنتروپی زیر آستانه ی تعریف شده تنزل یابد، تشخیص داده می شود. به این ترتیب، روش پیشنهادی برای آشکارسازی ناهنجاری مغناطیسی ضعیف هم موثر است. نتایج آزمایش نشان دهنده احتمال آشکارسازی بالای روش پیشنهادی برای SNR ورودی پایین است. در مقایسه با SNR سیگنال اصلی که 10dB- است، SNR سیگنال بازسازی شده به 8dB بهبودیافته است. به علاوه، زمان کل به روزرسانی پارامترهای تابع چگالی احتمال PDF) (، نویز حدود 0/075s به دست آمده است.

    کلیدواژگان: آشکارساز اختلال مغناطیسی(MAD)، روش تجزیه حالت تجربی(EMD)، توابع حالت ذاتی(IMF)، آنتروپی
  • سید امین فضل جو، علی اکبر دامکی علی آباد* صفحات 115-126
    در این مقاله طراحی بهینه و تحلیل یک محدودکننده جریان خطای الکترومغناطیسی جدید با حرکت دورانی ارایه شده است. از ویژگی های این محدودکننده ساختار ساده، هزینه ساخت و نگهداری کم، سرعت عملکرد مطلوب و بازگشت آسان و سریع به شرایط اولیه بعد از رفع خطا است. این محدودکننده از دو سیم پیچ هسته هوایی کروی شکل با قابلیت چرخش آزادنه حول محور شعاعی تشکیل شده است. در شرایط عادی به دلیل وجود اندوکتانس متقابل منفی بین دو سیم پیچ اندوکتانس کل محدودکننده دارای کمترین مقدار است. با رخ دادن خطا بر اثر نیروهایی که بین دو سیم پیچ ایجاد می شود این سیم پیچ ها به صورت خودکار نسبت به هم چرخیده و اندوکتانس کلی محدودکننده به سرعت افزایش می یابد و جریان خطا محدود می گردد. در این مقاله جهت طراحی بهینه محدودکننده، تاثیر تمامی پارامتر های محدودکننده مانند شعاع، ارتفاع، ضخامت، تعداد دور و زاویه اولیه سیم پیچ ها مورد بررسی قرار گرفته و به منظور دستیابی به بیشترین اندوکتانس نهایی و بیشترین سرعت عملکرد مقدار مناسبی برای آنها تعیین شده است. جهت تحلیل محدودکننده طراحی شده از دو روش المان محدود و روابط تحلیلی استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد محدودکننده طراحی شده عملکرد بهتری نسبت به طرح اولیه داشته و از سرعت عملکرد و اندوکتانس نهایی خوبی برخوردار است.
    کلیدواژگان: محدودکننده جریان خطای الکترومغناطیسی، اندوکتانس محدودکننده، حرکت دورانی، سرعت عملکرد، بهینه سازی
|
  • Mohsen Mansoursamaei, Abdollah Malakzadeh * Pages 1-8
    Excessive sensitivity of light waves emitted within optical fiber to environmental changes has led to the widespread use of optical fibers as sensors of environmental parameters such as temperature, strain, stress, humidity, density, and so on. Among the fiber optic sensors, the fiber Bragg grating (FBG) sensor has found many applications in various civil and industrial fields due to its high accuracy, reasonable sensing length and low price, but some limitations of this sensor has led to a significant reduction in performance. One of the most important of these limitations is the problems in measuring several environmental parameters at the same time, especially temperature and strain. This limitation has led to the suggestion of many methods for measuring temperature and strain at the same time, using the FBG sensor. Most of these methods have require more than one uniform FBG, and other methods use one special FBG to measure temperature and strain at the same time. Each of these methods have disadvantages such as requiring more than one uniform FBG, complexity in setup and overused of spectral sources. Our purpose in this paper is to numerical simulation as well as design a suitable setup for calculating temperature and strain changes at the same time, by a single uniform FBG. Based on the simulation results obtained from MATLAB software, the sensitivity of this sensor is 14 pm/℃ for temperature and 0.678 pm/με for strain.
    Keywords: Fiber Bragg Grating, Strain Sensor, Temperature Sensor, FBG sensor, measurement at the same time
  • Hamed Moazami Goodarzi *, Alireza Dolatabady Pages 9-20
    Flight systems, have extensive applications in various scientific, industrial, and commercial fields. One component utilized in flight systems' structure is radar. In various applications of these systems, it is required to track specific targets and directions in a narrow angular region. This feature is achievable by utilizing the narrow beam-width antennas. Array antennas, besides providing the demanded gain, can fulfill such requirement. Also, the beam-width should be tunable in an acceptable range of different directions. Such a tunability can be realized using the phased array antennas. The capability of change in main lobe direction of these antennas is provided using the active phase shifting components as feeders of the phased arrays, such as PIN diodes and ferrite devices. However, using the passive Butler matrix components is considered as simpler and cheaper tool to realize the approach. Utilizing the Butler matrix with more input-output ports, leads to narrower beam-width radiation pattern. In this paper, a simple design of 32×32 Butler matrix for X-band frequency spectra is proposed, and the simulation results of its performance are presented. The simulations are carried out via Comsol software which is based on finite element method. Finally, after applying the appropriate waves to two specific input ports and connecting the Butler matrix structure to the microstrip array, the beam-width of 3.5 degrees is achieved. The achievement to narrow beam width radiation realized by a microstrip antenna array fed with a 32×32 Butler matrix and only based on a single layer board, is the main purpose of the research.
    Keywords: Antenna, Butler matrix, Phased Array, Microstrip, Radar
  • Alireza Daneshmandi, Aref Bali *, Hosein Fayazi Pages 21-29
    High-frequency power transformers are available in electronic power converters for many applications such as power transmission, renewable energy systems, and power supplies. Magnetic materials production technologies such as ferrite, amorphous, and high-frequency nanocrystals are used to miniaturize transformers and optimize the design. In this paper, the design of a high-frequency transformer based on the finite element method (FEM) is proposed, and a frequency transformer above 5 kV and a power of 100 watts with a ferrite core is designed for use in high voltage charges in pulse power technology. After the calculation step, the three-dimensional model of the transformer with the nonlinear core is created with Maxwell finite element analysis software and then the simulations of the electromagnetic model of the transformer with electronic power converter circuit are implemented with the help of Simplorer software for operating conditions. Also, the efficiency of the transformer, the exact equivalent circuit of the transformer, and the flux distribution in the transformer core are obtained. In addition, transformer samples have been fabricated and tested. The data obtained from the finite element method are compared with the analytical and laboratory methods. The results show that the finite element method seems more accurate compared to the analytical methods. Due to the importance and complexity of designing high-frequency transformers, using this method can provide advantages and simplicity for transformer designers for parameter calculation and optimal design.
    Keywords: Finite Element Method, pulse transformer, resonant converter, power electronics
  • Ali Keyvanlou, Morteza Rezaee * Pages 31-39
  • Mohammadali Haddad *, Roghaye Izan, Abbas Behjat Pages 41-50
    Asphaltene is a component of crude oil that creates a variety of problems in the oil industry, including reservoir wettability alteration,, corrosion in the pipelines, and pore plugging. In this paper, asphaltene samples collected from four oil wells in southwest Iran were characterized using Raman spectroscopy to investigate their molecular structures. The recorded spectra were analysed using the integrated intensities of the observed G and D1 modes, utilizing Tunistra and Koenig's proposed model. The analyses result in an estimation of the aromatic sheet diameter (La) of asphaltene samples in the range of 1.3-2.5 nm. The obtained results are consistent with those previously reported for asphaltene samples from other parts of the world. Furthermore, spectroscopic studies of recorded FT-IR spectra of samples allow estimating the structural parameters of asphaltene's Aliphatic, Aromatic, Long-chain, Substitution 1, and Substitution 2 indices with average values of 0.20, 1.36, 0.056, 0.32, and 0.28, respectively.
    Keywords: Asphaltene sediments, Raman spectroscopy, FT-IR spectroscopy, Aromatic molecular sheet size, Functional groups
  • Hamid Saneie *, Javad Soltani-Soufiani, Behrouz Abdolali Pages 51-59
    Permanent magnet brushed DC motors are widely used in the automotive industry due to their low cost and simple speed control. Sensorless speed and position estimation are interesting topics for car manufacturers and researchers. Usually, the armature current ripples are used for senseless speed estimation. Therefore, this paper aims to present a model to precisely predict the behavior of this motor, especially in the prediction of armature current ripples. First off, the previous models of DC motor are studied, and then a new test is proposed for measuring armature resistance to increase the accuracy of the model. Besides, the effect of cogging torque was investigated and the model was modified to consider the cogging torque. Finite element analysis used for different studies and verifying the performance of the proposed improved model. Comparison between the results obtained from the proposed model, previous model, and finite element method shows the superiority of the proposed model.
    Keywords: DC Motor, Brushed Motor, Permanent Magnet (PM), Electric Window Winder, Motor Model, Finite Element Method
  • Moslem Alizadehfar, Zeinab Rahmani *, Abbas Abdoli Arani Pages 61-73
    The dispersion relation and the growth rate of the hybrid electromagnetic waves propagating in the two types of combined waveguides with complete conductor walls including isotropic cold plasma column that powered by relativistic electron beam, have been studied.The conducting wall cross section of the first waveguide is elliptical that plasma column with circular cross section is located in its core and the rest of interior regions is filled with dielectric material from the plasma boundary to the waveguide boundary. But the second waveguide has acircular cross section that elliptical plasma column is situated in its center. Electron beams as source energy are injected inside it coaxially with plasma column. By calculation of electromagnetic fields components in each of regions in the considered configurations, applying the boundary conditions, operating frequency and growth rate are obtained. The results of numerical computations are graphically presented.
    Keywords: Relativistic electron beam, Cold Plasma, Dispersion Relation, Combined waveguide, Time growth rate
  • Fallah Mohammadzadeh, Ali Hasani *, Mohammad Khalaj Amirhossini Pages 75-85
    Radial linear slotted array antennas are slotted wave-guide antennas. These antennas are highly efficient and are used to produce circular polarization. In this paper, a slow wave structure is used to increase the tolerable power of the antenna. The use of this structure creates a two-level radial linear slot array antenna. On the slow wave structure, there is a slot plate that is fed by this structure. Both slots perpendicular to each other (to create circular polarization) form a unit of radiation. Radiation units are distributed on a spiral path at regular intervals. This antenna is designed, simulated, and built to operate at a frequency of 9.45 GHz and a radius of 270 mm. According to the simulation results, the reflection coefficient is -18.93 dB, the radiation efficiency is more than 93% and the aperture efficiency is 28.5%. The evaluation of the value of the reflection coefficient for a sample made in the range of 9.385 GHz to 9.417 GHz is less than -10 dB.
    Keywords: : Radial Linear Slot Array Antenna (RLSA), High Power Microwave (HPM), Radial Waveguides, Slow-Wave Structures (SWS)
  • Mohammad Vahedi *, Ali Riahi Pages 87-93
    In this paper, a comprehensive study was performed to investigate the effect of the absorbent layer thickness on the tapered fiber sensor sensitivity, which leads to the highest sensitivity for the sensor. For this purpose, a staircase method was introduced to investigate the effect of layer thickness on the sensitivity of fiber optic sensors. According to the results obtained from the simulations performed using this method, it was found that the type of variation in the sensitivity of the tapered fiber optic sensor depends on the refractive index of the layer. To investigate the dependence of sensitivity on the layer thickness and refractive index of the layer, two different general cases have been considered. If the refractive index of the layer is smaller than the refractive index of the fiber, it can be seen that the sensitivity increases with increasing the layer thickness. On the other hand, when the refractive index of the layer is greater than the refractive index of the fiber, there are optimal points in the sensitivity plot versus the layer thickness, which demonstrate the highest sensitivities.
    Keywords: Fiber sensor, Tapered optical fiber, Staircase method, Evanescent waves, Refractive index sensor, Layer thickness
  • Maryam Karimi * Pages 95-105
    Light propagating in the hollow-core photonic crystal fiber is based on the photonic band-gap (PBG) structures. Triangular and honeycomb structures are sub-structure of the alternating hexagonal structure. In this paper, several geometric factors such as structure type, air-filling factor, and core size, are investigated and compared on the gap map of are triangular and honeycomb photonic crystal fiber. The basic configuration has a cylindrical shape with an air-hole in the silica surroundings. The propagation beam is assumed to have hybrid mode polarization. Simulation of triangular and honeycomb structures in three dimensions has been shown that there is no band-gap structure for longitudinal transverse modes. The assumed input energy exhibits in the C band. The geometrical parameters include lattice period, air-filling factor considers to have the same values in both structures so that the structures are comparable. The results of this paper have been performed using R-soft photonic band-gap software.
    Keywords: Triangular structure, honeycomb structure, hollow-core photonic crystal fiber, R-soft software
  • Mehdi Jafri Moghaddam, -Hamid Reza Khodadadi *, پوریا Etezadifar Pages 107-114

    Magnetic anomaly detection (MAD) is a passive method for airborne detection of subsurface objects. Light, radar and sound waves are unable to pass through the open air into the sea water environment and penetrate deep into the water, weaken or return to the air environment. On the other hand, the magnetic field force lines on this boundary are unchanged. MAD method is based on measuring the smallest changes or anomalies caused by the earth's magnetic field due to the passage of a ferro-magnetic object and the magnetic bipolar field generated around it, and especially in shallow waters, is one of the most efficient methods. Due to the rapid reduction of the magnetic field by increasing the distance, the magnetic disturbance generated by the magnetic target in the distance, usually buried in magnetic noise, in other words, the signal-to-noise ratio (SNR) decreases. In this paper, in order to improve the detection performance of magnetic impairment in low SNR, a hybrid method of MAD based on empirical mode decomposition (EMD) and minimal entropy method is proposed. In order to evaluate the performance of the method, an electronic measuring device has been constructed and magnetic data have been fieldly harvested from caspian sea in Anzali port area. These data impregnated with environmental magnetic noise have been investigated by entropy method. According to the entropy feature, magnetic anomaly is detected whenever entropy degrades below the defined threshold. In this way, the proposed method for detecting weak magnetic anomalies is also effective. The test results indicate a high probability of detection of the proposed method for low input SNR. Compared to the original signal SNR with -10 dB, the reconstructed signal SNR has improved to 8 dB. In addition, the total time of updating the parameters of the probability density function (PDF ), of noise is about 0.075s obtained.

    Keywords: Magnetic anomaly detection (MAD), Empirical mode decomposition (EMD), Intrinsic Modal Functions (IMF), entropy
  • Seyed Amin Fazljoo, Ali Akbar Damaki Aliabad * Pages 115-126
    In this paper, a new electromagnetic fault current limiter with rotary motion is presented. The features of this limiter are its simple structure, low construction and maintenance cost, optimal performance speed, and easy and quick return to initial conditions after the error is corrected. This limiter consists of two spherical air core coils with the ability to rotate freely around the radial axis. In normal conditions, due to the presence of negative mutual inductance between two coils, the total inductance of the limiter has the lowest value. When a fault occurs due to the forces created between two coils, these coils are automatically rotated relative to each other, and the limiting inductance increases rapidly, and the fault current is limited. In this article, for the optimal design of the limiter, the effect of all the limiting parameters such as radius, height, thickness, number of turns and the initial angle of the coils has been investigated and in order to achieve the highest final inductance and the highest operating speed, a suitable value is determined. The results of the simulation show that the designed limiter has a better performance than the initial design and has a good performance speed and final inductance.
    Keywords: Electromagnetic Fault Current Limiter, Limiter Inductance, Rotational motion, Performance Speed, Optimization