پایان نامه شبکه های بی سیم و آنتن های مورد استفاده در آنها

اهداف کلی تحقیق :

فراهم نمودن زمینه و استعداد بالقوه در مسیر توسعه شبکه پدافند هوایی کشور، به عنوان یک شبکه بی سیم کارا، بزرگ و متمرکز از طریق ایجاد آمادگی علمی بنیادی درمورد شبکه های بی سیم و آنتن های مورد استفاده در آنها در میان پرسنل آینده پدافند هوایی ارتش جمهوری اسلامی ایران.

هدف های ویژه تحقیق :

شناخت کلی شبکه های کامپیوتری و به ویژه شبکه های بی سیم

شناخت انواع روش های مدولاسیون جهت تهیه سیستم های ارتباطی لازم برای طراحی یک شبکه بی سیم بزرگ و ممترکز.

شناخت آنتن و انواع آن

شناخت آنتن های هوشمند و مزیت بکارگیری آن ها در شبکه های بی سیم

روش انجام تحقیق :

با توجه به اینکه در این پایان نامه به شناخت کلی شبکه های بی سیم و نیز تجزیه و تحلیل ملزومات آنها از جمله آنتن های قابل استفاده در آنها پرداخته شده است، برای انجام این تحقیق از روش موردی و زمینه ای بهره گرفته شده است؛ که نتیجه می گیریم این تحقیق در سطحی میانی از لحاظ سطح بندی تحقیقات، قرار گرفته است و دیدی بین حال نگر و آینده نگر از نظر زمانی،بر مساله دارد.

جامعه آماری در این مسیر اساتید محترم دانشکده مهندسی کنترل و نیز دانشکده مهندسی برق بوده اند. محیط پژوهش کتابخانه دانشکده های برق و کامپیوتر و نیز کتابخانه دانشکده برق دانشگاه صنعت یامیرکبیر و نیز کتابخانه مرکزی دانشگاه های صنعتی شریف و تربیت مدرس بوده است.

روش گردآوری اطلاعات نیز بر پایه ترجمه متون انگلیسی از کتاب های جدید منتشر شده در این زمینه و نیز نمونه برداری از میان پایان نامه های دانشجویان دانشگاه های یاد شده بوده است.

فهرست مطالب

پیشگفتار

فصل اول طرح تحقیق

تاریخچه مختصری درباره ی موضوع تحقیق

اهمیت انجام تحقیق

اهداف کلی تحقیق

هدف های ویژه تحقیق

روش انجام تحقیق

فصل دوم

مبانی آنتن انواع و پارامترهای آن

تاریخچه

انواع آنتن ها از نظر کاربرد

الف) آنتن هرتز

ب) آنتن مارکنی

پ) آنتن شلاقی

ت ) آنتن لوزی ( روبیک)

ث) آنتن V معکوس

ج) آنتن ماکروویو

چ) آنتن آستینی

ح) آنتن حلزونی

ذ) آنتن های آرایه ای ARRAY ANTENNA

پارامترهای آنتن

نمودار پرتو افکنی آنتن ها

دستگاه مختصات نمایش نمودار پرتو افکنی

نمودار پرتو افکنی سه بعدی و دو بعدی

نمودار پرتو افکنی درفضای آزاد و در مجاورت زمین

نمودار پرتو افکنی آنتن فرستنده و گیرنده

جهت دهندگی آنتن ها

پهنای شعاع و پهنای شعاع نیم توان

شعاع های فرعی آنتن ها

مقاومت پرتو افکنیآنتن

امپدانس ورودی آنتن

سطح موثر یا سطح گیرنده آنتن ها

طول موثر آنتن

پهنای نوار فرکانس آنتن ها

پلاریزاسیون آنتن ها

پلاریزاسیون خطی

پلاریزاسیون دایره ای

پلاریزاسیون بیضوی

ساختمان مکانیکی آنتن ها

اندازه آنتن

نصب آنتن ها

خطوط انتقال و موج برها برای تغذیه آنتن ها

رسانا و نارساناهای مورد استفاده در ساختن آنتن ها

محافظت آنتن در برابر عوامل جوی

فصل سوم

شبکه های کامپیوتری شبکه های بی سیم

سخت افزار شبکه

شبکه های ﭘخشی (broadcast network)

شبکه های همتا به همتا (peertopeer network)

شبکه های شخصی (personal area network)

شبکه های محلی (local area network)

شبکه شهری (MtropolitanArea Network)

شبکه گسترده (Wide Area Network)

شبکه بی سیم (wireless network)

شبکه شبکه ها (internetwork)

نرم افزار شبکه

لایه فیزیکی (Physical layer)

زیر لایه نظارت بر دسترسی به رسانه انتقال (MAC)

لایه شبکه

لایه انتقال (Transport layer)

لایه کاربرد (Application layer)

شبکه های محلی بی سیم (802.11)

ﭘشته ﭘروتکل 802.11

لایه فیزیکی در 802.11

شبکه های بی سیم باند گسترده

لایه فیزیکی در 802.16

فصل چهارم

آنتن های هوشمند

بخش اول

آنتن های هوشمند در شبکه های بی سیم

تداخل هم کانال

اثرات محوشدگی

جوانب تکنولوژی سیستم آنتن هوشمند

مدلهای کانال

مدل لی Lee s Model

A Model of Discreteiy Didposed , Uniform set Of Evenly Spread scatterers

مدل ماکروسل (Macro cell Model)

مدل باند عریض میکروسل (Macrocell Wide Band Model)

(Gaussian Wide sene stionary ,uncorrelated scattering model (GWSSUS

مدل زاویه دریافت گاوسی (Gaussian angle of)

مدل کانال با بردار متغیر زمانی (Timevaryingvector channel model)

مدل شهری واقعی (typical urban (tu/model))

مدل شهری بد (Bad urban (Bu) model)

آرایه های هوشمند:آنتن و بهره های مختلف

انواع آنتن های هوشمند

ردیابی وتکنیک های بیم آرایه سوئیچ شده

راهبردهای شکل دهی بیم ثابت

پردازش آرایه از طریق شکل دهی بیم

الگوریتم های پایه شکل دهی سیگنال

ترکیب های آرایه ای تنظیمی

ترکیب آرایه پرتو سوئیچ شده

مثال

نکات نتیجه گیری شده

بخش دوم

آنتن های آرایه فازی

تاریخچه

انواع آرایه ها

آرایه های خطی (Linear Array)

آرایه های مسطح (Planar Array)

ویژگی های آرایه فازی

تکنولوژی شیفت دهنده فاز

تکنولوژی شیفت دهنده فاز دی الکتریک ولتاژ متغیر

فصل پنجم

نتیجه و ﭘیشنهاد

فهرست شکلها

*******************

قسمتهای مختلفی از بخشهایی از متن تحقیق دانلودی

مبانی آنتن انواع و پارامتر های آن

تاریخچه

از آغاز تمدن بشری مخابرات اهمیت اساسی را برای جوامع انسانها داشته است. که در مراحل ابتدایی مخابرات توسط امواج صوتی از طریق صدا صورت گرفت. و سپس در مسافت طولانی تر از ابزارهای مخابراتی نوری که از قسمت مرئی طیف الکترومغناطیسی است، استفاده شده و تنها در تاریخ اخیر بشر است که طیف الکترومغناطیسی خارج از ناحیه مرئی برای ارتباطات راه دور از طریق امواج رادیویی به کار برده شده است.

آنتن رادیویی یک قطعه اساسی در هر سیستم رادیویی می باشد. یک آنتن رادیویی یک ابزاری است که امکان تشعشع یا دریافت امواج رادیویی را فراهم می سازد.

همانطوری که می دانیم یکی از بزرگترین منابع انسان طیف الکترومغناطیسی است و آنتن ها دراستفاده ازاین منبع طبیعی نقش اساسی را ایفا کرده اند.حال تاریخچه مختصری از تکنولوژی آنتن ها و بعضی از کاربردهای آنها در زیر ارائه می شود:

مبنای نظریه آنتن ها بر معادلات ماکسول استوار است. جیمزکلارک ماکسول در سال 1864 در حضور انجمن سلطنتی انگلستان نظریه خود را مبنی بر اینکه نور و امواج الکترومغناطیسی پدیده های فیزیکی یکسانی هستند ارائه داد.فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز در سال 1886 توانست صدق ادعا و پیش بینی ماکسول را مبنی بر اینکه کنش ها و پدیده های الکترو مغناطیسی می توانند در هوا منتشر شوند را نشان دهد و همچنین وی آنتن های دو قطبی و حلقوی و نیز آنتن های سهموی استوانه ای پیچیده ای را که دارای دو قطبی هایی در امتداد خط کانونی شان بودندرا بعنوان تغذیه ساخت. مهندس برق ایتالیایی ( گوگلیمو مارکونی ) فیزیک استوانه سهمی میکروویودر طول موج 23 سانتی متر را برای انتقال اولیه اش ساخت، ولی کارهای بعدیش برای حصول برد مخابراتی بهتر در طول موج های بلندتر بود. ...

...

شبکه های کامپیوتری (شبکه های بی سیم)

در این بخش با توجه به توضیحاتی که در طرح تحقیق در مورد شبکه ها ارائه شد به تفصیل به بحث ﭘیرامون شبکه های کاﻣﭙیوتری می ﭘردازیم و سپس در مورد شبکه های بی سیم مطالبی را ارائه می دهیم واستاندارد های موجود در این زمینه را مورد بررسی قرار می دهیم.

سخت افزار شبکه

قابل به ذکر است که هیچ طبقه بندی ﭘذیرفته شده ای که در برگیرنده تمام انواع شبکه های کاﻣﭙیوتری باشد وجود ندارد ولی در این میان می توان به دو عامل مهم توجه کرد : تکنولوژی انتقال و اندازه شبکه .

امروزه دو تکنولوژی انتقال بیش از همه گسترش یافته و فراگیر هستند :

1. ارتباطات ﭘخشی (broadcast)

2. ارتباطات همتا به همتا (peer-to-peer)

2-1-1: شبکه های ﭘخشی (broadcast network):

دارای یک کانال هستند که بین همه کاﻣﭙیوترهای شبکه به اشتراک گذاشته شده است . هریک از کاﻣﭙیوترها می توانند ﭘیام های خود در بسته (packet) های کوچک مخابره کنند ، تمام کاﻣﭙیوترهای دیگر این ﭘیام ها را دریافت خواهند کرد . آدرس کاﻣﭙیوتری که این بسته در حقیقت برای وی ارسال شده ، در بخشی از ﭘیام نوشته می شود . هر کاﻣﭙیوتری به محض دریافت بسته ، آدرس گیرنده را چک می کند ، اگر ﭘیام برای او باشد آن را ﭘردازش می کند ولی اگر ﭘیام متعلق به دیگری باشد به سادگی آن را نادیده می گیرد.

در شبکه های ﭘخشی با تعبیه یک کد خاص در فیلد آدرس (address field) می توان یک ﭘیام را به تمام کاﻣﭙیوترها ارسال کرد . چنین ﭘیامی را همه کاﻣﭙیوترها متعلق به خود تلقی کرده وآن را می خوانند . به این تکنیک ﭘخش (broadcasting) گفته می شود . در برخی از سیستم های ﭘخشی امکان ارسال ﭘیام به دسته ای از کاﻣﭙیوترها نیز وجود دارد که به آن ﭘخش گروهی (multicasting) می گویند . بدین منظور معمولا از یک بیت خاص در فیلد آدرس استفاده می شود ، همه آن هایی که این بیت درآن ها وجود دارد عضو گروه محسوب شده و ﭘیام را می گیرند . ...

...

آنتن های هوشمند در شبکه های بی سیم

در حوزه شبکه های بی سیم نوین، عبارت آنتن های هوشمند به عنوان یک ردیف آنتن که با یک سری بخش های ترکیب شده اند و برای پردازش و تنظیم سیگنال های انتشار داده شده در فضا به کار گرفته می شوند، تعریف می شود.

مطالعات و ملاحظاتی که به توسعه و تکامل آنتنها هوشمند انجامید، مربوط به روبرویی با اشکالی بزرگ در عملی کردن خصوصیات کاربردی در ارتباطات بی سیم بود. به عنوان مثال تداخل هم کانال ، تداخل Intersymbol و محو شدگی سیگنال در سیستم های بی سیم اِشکالاتی روی جنبه های کاربردی استراتژی ارتباطات بی سیم مدرن وارد آورده اند. آزمایشها و تلاشها برای خنثی سازی این مسائل بستر و زمینه ای را برای تکثیر طرحهای آنتن های بی سیم متنوع و تحقق آنها فراهم آورد.

تداخل هم کانال: تداخل ایجاد شده توسط کاربرهایی که دریک طیف الکترومغناطیسی مشخص کار می کنند را گویند، که باعث محدود شدن تعداد کاربرهایی که توسط سیستم سرویس داده می شوند، می گردد (این به عنوان scalability ظرفیت سیستم شناخته شده است.)

اثرات محوشدگی : این اثرات به واسطه ی بخش های بازتاب شده ی امواج الکترومغناطیسی سیگنالهای رادیویی (ایجاد می شوند،) که در چند مسیر پخش شده و این مسیرها را طی می کنند و منجر به میزان خطای بیت (BER) بالا و انتقال محدود اطلاعاتِ می شود.

هر دو اثر نامطلوبی که در بالا بیان شد، به وسیله ی رو آوردن به آنتن های هوشمند تا حد زیادی می تواند کم شود. سیگنال مطلوب بازتابیده شده از هدف مشترک ممکن است مثل شرایط تداخل هم کانال (due-to-other user) به طور هم زمان از جهت های مختلف وارد پایانه ی دریافتی شود. سپس آنتن های هوشمند از تفاوت های زمانی پیوسته به عنوان مؤلفه هایی برای کاهش تداخل وارد شده بهره برداری می کنند و بدین وسیله ظرفیت کانال را افزایش می دهند. هم چنین مؤلفه های چند مسیره بازتابیده از هدف مشترک ممکن است از جهات مختلف دریافت شوند. ...

...

آنتن های آرایه فازی

تاریخچه

از جنگ جهانی دوم عمده ی کاربردهای آرایه فازی در مورد رادارها بوده است. بیشتر پیشرفت های آرایه فازی در زمینه تکنولوژی و تئوری آنها مربوط به دهه های 60 و 50 می باشد. با این وجود، استفاده عملی آنها به اواخر دهه 60 مربوط است. شیفت دهنده های فاز سریع و تکنولوژی رایانه برای کنترل آرایه ها دو عامل اصلی برای پیشرفت آرایه فازی در آن زمان بوده است.

انواع آرایه ها

آرایه ی مربوط به یک آنتناز دو یا چند بازتابنده تشکیل شده است. و هر بازتابنده به عنوان یک المان در نظر گرفته می شود. المان هایی که یک آرایه را تشکیل می دهند، می توانند دو قطبی یا سوراخی در یک موجبر و یا هر نوع دیگری از بازتابنده ها باشند. آنتن های آرایه ای پرتوهای مستقیم را متمرکز می کنند که می توانند در هر جهتی به صورت مکانیکی یا الکتریکی هدایت شوند.

هدایت الکتریکی پرتوها به وسیله فاز جریان المان های آرایه کنترل می شود. به همین دلیل آرایه ها با هدایت الکتریکی را می توان آرایه های فازی نامید. آنتن های آرایه فازی اگر چه در مقایسه با آنتن های ساده گران تر و پیچیده تر به نظر می رسند، ولی به علت انعطاف پذیری بالای آن برای هدایت پرتو الکتریکی و همچنین احتیاج روزافزون به سیستم های راداری چندگونه ی خاص این نوع آنتن ها را برای رادارها مورد توجه قرار می دهند. ...

...