نانو آنتن MIM (رنج فرکانسی 12MIM) نانو آنتن و فرکانسهای بیش از 30 تراهرتز

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

.

نکته: تبدیل انرژی نورانی خورشید که توسط نانو آنتن جذب گردیده است، توسط یکسوساز مناسب صورت می گیرد. دیود های مناسب این رنج فرکانسی 12MIM ها می باشند.

در سیستم رکتنا خورشیدی میلیون ها عدد نانو آنتن به همراه یکسو ساز مناسب در کنار یکدیگر قرار میگیرند و هر یک به صورت جداگانه به تولید انرژی الکتریکی با استفاده از نور خورشید می پردازند.این دیود باید بتواند در فرکانسهای بیش از 30 تراهرتز کار کند. دیود شاتکی که یک دیود نیمه هادی با افت ولتاژ پایین و سرعت پاسخدهی نسبتاً سریع می باشد توانایی یکسو سازی و آشکار سازی سیگنالهای با فرکانس تا 5تراهرتز را دارد. دیود MIM به دلیل زمان تونلزنی فمتو ثانیه ای وافزایش چشمگیر سرعت پاسخ دهی، میتواند به عنوان جایگزینی برای دیود شاتکی در ناحیه فرکانسی فروسرخ و مرئی به کار رود.از آنجایی که نانو آنتن ها توانایی جذب زاویه ای وسیعی دارند، حتی درصورت تابش مایل خورشیدی به سطح صفحه خورشیدی میزان بازده آنها تاحد قابل توجهی حفظ می شود. این سیستم همچنین میتواند انرژی تابیده شده از طرف زمین یا همان تشعشعات زمینی که ناشی از تابشه ای روزانه خورشید به سطح زمین هستند و در طو ل مو جهای 10 میکرومتر،یعنی فرکانس های حدود 90 تراهرتز رخ می دهند را جذب کند، به همیندلیل نانوآنتن های سیستم رکتن خورشیدی با جمع آوری این تشعشعات درطی شب و یا در شرایط آ ب وهوایی بد نیز می توانند به تولید انرژی الکتریکی بپردازند .

.

.

ترکیب آنتن های نوری در کنار سیستم یکسوساز مناسب که به اختصار Rectenna نامیده می شود در سالهای اخیر در جهت تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی معرفی شده و به سرعت در حال توسعه و تحقیق می باشد. در حالی که راندمان سلو لهای خورشیدی رایج در بازار دربهترین حالت حدود 30 درصد است، راندمان دو الی سه برابر این مقدار برای Recten ها قابل حصول می نماید. لازم به ذکر است رکتنا در سالهای اخیر خصوصا در موضوع انتقال توان در باند مایکروویو مورد مطالعه قرار گرفته است. برای نمونه در حالت تئوری برای تک فرکانس 9.2 GHz ، بیش ار 10 درصد راندمان پیش بینی شده است. البته این در حالی است که راندمان عملی ساخت این ادواد ممکن است کمی متفاوت باشد و باید در عمل مشخص گردد.آنتن دیپل با پالریزاسیون خطی و طول 2/λ که پهنای باند نسبی 11 %دارد، قادر به جمع آوری حدود pW 75.2 خواهد بود.برای همین مشخصات در صورت استفاده از آنتن با پالریزاسیون دوبل،توان pW 5.5 حاصل خواهد گردید. با توجه به پایین بودن توان دریافتی هر آنتن مستقل،استفاده از آرایه های آنتنی در این سلول مرسوم می باشد که قوانین و روشهای خاص خود را نیز دارد.

نتیجه گیری :

تبدیل انرژی نورانی خورشید که توسط نانو آنتن جذب گردیده است، توسط یکسوساز مناسب صورت می گیرد. دیود های مناسب این رنج فرکانسی 12MIM ها می باشند.

نوشته شده توسط افشین رشید در جمعه یازدهم اسفند ۱۴۰۲

بررسی عملکرد نانو آنتن های سیستم رِکتنا Rectenna در طول موجهای 10 میکرومتر ، یعنی "فرکانس های حدود 90 تراهرتز"

پژوهشگر و نویسنده: افشین رشید

.

.

نکته: از آنجایی که نانو آنتن ها توانایی جذب زاویه ای وسیعی دارند، حتی درصورت تابش مایل خورشیدی به سطح صفحه خورشیدی میزان بازده آنها تاحد قابل توجهی حفظ می شود. این سیستم همچنین میتواند انرژی تابیده شده از طرف زمین یا همان تَشعشعات زمینی که ناشی از تابشه ای روزانه خورشید به سطح زمین هستند و در طول موجهای 10 میکرومتر ، یعنی فرکانس های حدود 90 تراهرتز رخ می دهند را جذب کند.

به همین دلیل نانو آنتن های سیستم رِکتنا خورشیدی با جمع آوری این تَشعشعات درطی شب و یا در شرایط آب و هوایی بد نیز می توانند به تولید انرژی الکتریکی بپردازند .در حال حاضر ساختار های دیودی و آنتنی به کار رفته در رِکتنا خورشیدی با استفاده از روش طرح نگار الکترونی ساخته میشوند. هر چند این روش ساخت، برای تولید در مقیاسهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی پُر هزینه و وقت گیر است، اما اگر این ساختار ها در حجم وسیع و با روش مناسب تولید گردند، موجب کاهش هزینه و سرعت در فرآیند ساخت می شوند.هنگامی که موج الکترو مغناطیسی خورشیدی به سطح نانو آنتن برخورد میکند یک جریان متغیر با زمان روی سطح نانو آنتن ایجاد شده و در نتیجه ولتاژی در محل شکاف تغذیه آن تولید می شود.

.

.

یک آنتن دیپل با پالریزاسیون خطی و طول 2/λ که پهنای باند نسبی 11 %دارد، قادر به جمع آوری حدود pW 75.2 خواهد بود.برای همین مشخصات در صورت استفاده از آنتن با پالریزاسیون دوبل،توان pW 5.5 حاصل خواهد گردید. با توجه به پایین بودن توان دریافتی هر آنتن مستقل،استفاده از آرایه های آنتی در این سلول مرسوم می باشد که قوانین و روشهای خاص خود را نیز دارد.آنتن وسیله ای است که میتواند موج الکترومغناطیسی موجود در فضا رادریافت کند .جهت دریافت موج الکترومغناطیسی خورشیدی توسط آنتن باید ابعاد آنتن در مرتبه ای از اندازه طول موج ورودی به سطح آن باشد، لذاجهت دریافت تابش های خورشیدی که طول موج های ناحیه فروسرخ،مرئی و فرابنفش را شامل میشوند به آنتنی با ابعاد نانومتر نیاز است .از آنجایی که استفاده از نانوآنتن های نوری برای جمع آوری انرژی خورشیدی ارائه دهنده یک را ه حل عملی با راندمان بالا نسبت به سایر فناوری های فتوولتاییک رایج مثل پنل های خورشیدی است، منجر به توسعه سریع در صنعت نانو و مواد نوری شده است.

هنگامی که موج الکترومغناطیسی خورشیدی به سطح نانوآنتن برخورد میکند یک جریان متغیر با زمان روی سطح نانوآنتن ایجاد شده و در نتیجه ولتاژی در محل شکاف تغذیه آن تولید می شود .از این رو با جایگذاری یکسوسازی یا Rectifying Antenna مناسب در محل شکاف تغذیه نانو آنتن، توان DC مطلوب تولید می گردد .در سیستم رکتنا خورشیدی میلیون ها عدد نانو آنتن به همراه یکسو ساز مناسب در کنار یکدیگر قرار میگیرند و هر یک به صورت جداگانه به تولید انرژی الکتریکی با استفاده از نور خورشید می پردازند.تبدیل انرژی نورانی خورشید که توسط آنتن جذب گردیده است، توسط یکسوساز مناسب صورت می گیرد. دیود های مناسب این رنج فرکانسی 12 MIM ها می باشند.

از آنجایی که نانو آنتن ها توانایی جذب زاویه ای وسیعی دارند، حتی در صورت تابش مایل خورشیدی به سطح صفحه خورشیدی میزان بازده آنها تاحد قابل توجهی حفظ می شود. این سیستم همچنین میتواند انرژیتابیده شده از طرف زمین یا همان تشعشعات زمینی که ناشی از تابشه ای روزانه خورشید به سطح زمین هستند و در طو ل مو جهای 10 میکرومتر،یعنی فرکانس های حدود 90 تراهرتز رخ می دهند را جذب کند، به همین دلیل نانوآنتن های سیستم رکتن خورشیدی با جمع آوری این تشعشعات درطی شب و یا در شرایط آب و هوایی بد نیز می توانند به تولید انرژی الکتریکی بپردازند.

نتیجه گیری :

ترکیب آنتن های نوری در کنار سیستم یِکسوساز مناسب که به اختصار Rectenna نامیده می شود. و از آن در نانو ارتباطات و انتقال توان در باند مایکروویو استفاده میگردد. و در تولید انرژی الکتریکی نانو نیز کاربرد دارد.

نوشته شده توسط افشین رشید در دوشنبه هفتم اسفند ۱۴۰۲

(علوم مخابرات)بررسی تخصصی و کامل از (رادارهای اهداف وسیع P17)

نویسنده : افشین رشید

نکته:در ساختار رادارهای رادارهای (اهداف وسیع P17) گستردگی این اهداف در پالس های دریافتی اهدافی که اندازه آنها بزرگتر از اهداف نقطه ایست، اهداف وسیعP17Fدریافتی پخش شدگی ایجاد می کنند که بازده کار رادار را کاهش می دهد. در نظر گرفتن یک هدف به عنوان هدف وسیع نیز به پهنای باند بستگی دارد.

مهمترین اعمالی که یک رادارهای (اهداف وسیع P17) می تواند انجام دهد عبارتند از : 1 -واضح سازی اهداف ، 2 -آشکارسازی ، 3 -اندازه گیری ، 4 -دسته بندی

واضح سازی اهداف مربوط به توانایی رادارهای (اهداف وسیع P17) در جداسازی سیگنال هدف مطلوب از دیگر اهداف و جداسازی سیگنال مطلوب از سیگنالهای نامطلوب (نویز و موانع) می باشد . در حالت ایده آل می خواهیم که سیگنال اهداف مختلف مستقل از نزدیکی آنها به یکدیگر، از هم متمایز باشند . یکی از عوامل موثر در قابلیت تمایز بین اهداف، سیگنال ارسالی است. پهنای باند بزرگتر برای سیگنال ارسالی وضوح بهتری در پارامتر فاصله را در پی دارد. در حالیکه طول پالس طولانی تر منجر به وضوح بیشتری در فرکانس می گردد. همچنین خصوصیات آنتن نیز در آن موثر است. آنتن ها یی با پهنای باند فضایی کوچک وضوح بهتری را در موقعیت هدف نتیجه می دهد. عمل آشکارسازی شامل تشخیص حضور سیگنال بازگشتی از هدف مطلوب است. این مسئله به ظاهر ساده بنظر می رسد، اما در عمل به علت وجود سیگنال های ناخواسته و نویز گیرنده، عملی پیچیده است. می توان با طراحی مناسب گیرنده و ارسال سیگنالی با انرژی بیشتر در هر پالس اثر نویز را کاهش داد. همچنین رادارهای (اهداف وسیع P17) با طراحی سیگنال ارسالی و روشهای پردازش سیگنال می توان میزان حضور سیگنال موانع را کم کرد. برای مشخص شدن محل جسم به تعریف دستگاه مختصات نیاز داریم.

رادارهای (اهداف وسیع P17) قادرند موقعیت هدف در فضای سه بعدی، بردار سرعت هدف (شامل سرعت آن در سه مولفه فضا)، جهت زاویه ای و بردار سرعت زاویه ای (نرخ تغییر زاویه در هر دو مولفه زاویه ای) را نیز بدست آورند. تمام این اندازه گیری ها می تواند بطور همزمان برای چند هدف در شرایطی که نویز و موانع نیز حضور دارند، محاسبه شود. اندازه سرعت شعاعی هدف با تغییر فاصله در یک بازه زمانی و یا از طرق شیفت فرکانس داپلر قابل اندازه گیری است. سرعت مطلق و جهت حرکت یک هدف متحرک با ردیابی آن می تواند بدست آید که از اندازه گیری های رادار از محل هدف در یک بازه زمانی محاسبه می شود. به همین روش می توان سرعت زوایه ای را نیز اندازه گیری کرد.

در رادارهای (اهداف وسیع P17) بدست آوردن جهت زاویه هدف در یک بعد زاویه ای توسط دو بیم آنتن انجام می شود. این دو بیم به میزان کمی در زاویه جابجا می شوند و با مقایسه اندازه بازگشتی دریافت شده در هر بیم، اندازه زاویه بدست می آید. برای اندازه گیری در هر دو بعد زاویه ای به چهار بیم آنتن نیاز داریم و دقت این اندازه گیری به اندازه آنتن وابسته می باشد . صفحه نمایش رادار برای نشان دادن نتایج بدست آمده به صورت بصری برای کاربر می باشد و دارای انواع مختلفی است. سه نوع از نمایشگرهایی که امروزه در رادارهای کلاسیک بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد در اسکوپ تصویر بالا ، جهت عمودی، تابعی از قدرت سیگنال پوش موج بازگشتی از هدف است. این تابعیت می تواند به صورت خطی یا لگاریتمی باشد.

نوشته شده توسط افشین رشید در سه شنبه یکم اسفند ۱۴۰۲