مجید روشنایی

مجید روشنایی


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print



دانشکدۀ مهندسی

گروه آموزشی برق

اطلاعیه دفاع از پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق گرایش کنترل

 

عنوان:

 

تحلیل، مدل­سازی و بهینه‌سازی ساختارها و مدارات چند لایه گرافنی با استفاده از روش معادلات انتگرالی

 

اساتید ممتحن:

دکتر عباس رمضانی

دکتر سید منوچهر حسینی

 

استاد راهنما:

دکتر حمیدرضا کرمی

استاد مشاور:

دکتر پریسا دهخدا

 

نگارش:

مجید روشنائی

تاریخ دفاع:

دوشنبه 4/10/96 ساعت 17:30

مکان:

سمینار 2 دپارتمان برق

 

BU-Ali Sina University

 

Faculty of engineering

Department of electrical engineering

 

 

Thesis Submitted for Master Of Electrical Engineering

 

 Title

 

Analysis, Modeling and optimization of Graphene-based multilayer structure with numerical methods based on integral equation

 

 Referee:

Abbas Ramezani (Ph. D)

Seyed Manoucher Hoseini (Ph. D)

 

 Supervisor:

HamidReza Karami (Ph. D)

 

 

Advisor:

Parisa Dehkhoda (Ph. D)

 

 

By:

Majid Roshanaei

 

 

 

Defence Date:

December, 25, 2017

 

Location:

Seminar 2, Department of electrical engineering

 

چكيده:

در این پژوهش هدف استفاده از روش معادلات انتگرالی حوزه فرکانس در تحلیل ساختارهای چندلایه و مدارات گرافنی است. به­دلیل خواص منحصر به فرد ماده گرافن مانند تغییر­پذیری با فرکانس، دو‌همسانگرد بودن و نازک بودن آن (0.34nm)، روش­های مبتنی بر معادلات دیفرانسیلی که در نرم­افزارهای رایج همچون HFSS و CST بکار می­روند، کارایی خود را در تحلیل چنین ساختارهایی از دست خواهند داد. بنابراین در این پروژه برای اولین بار (از نقطه نظر نویسنده این پژوهش) از روش معادلات انتگرالی برای تحلیل ساختار­های چندلایه و مدارات گرافنی استفاده شده است. در این روش به جای مش­بندی کل ساختار تنها بخش­های گرافنی مش­بندی شده و از تابع گرین مناسب استفاده می­شود تا حجم مجهولات به شدت کاهش یافته و سرعت انجام محاسبات افزایش یابد. همچنین امکان بهینه­سازی برای ساختارهای چندلایه و مدارات گرافنی را به وجود می­­آورد. تحقق این موضوع از آن جهت است که در روش پیشنهادی سرعت انجام محاسبات به شدت افزایش می­یابد، در نتیجه می­توان آزمایش­های بیشتری را در زمان کمتری انجام داد بنابراین امکان رسیدن به یک جواب بهینه در زمان کمتر را محقق می­سازد.

در این تحقیق از این روش برای تحلیل نانو-آنتن گرافنی با شکل دلخواه در رنج فرکانسی تراهرتز استفاده شد. در روش پیشنهادی، از تحلیل ممان حوزه فرکانس برای حل معادلات انتگرالی پتانسیل مختلط استفاده شد. معادلات انتگرالی مورد نیاز در این روش از پیوستگی مولفه مماسی میدان الکتریکی روی سطح گرافن و فلز ایده­آل استخراج می‌شود. برای نشان دادن کارایی و دقت روش پیشنهادی از نرم‌افزار تجاری HFSS که بر پایه روش المان محدود است، استفاده شد. همچنین در این تحقیق نشان داده شد که روش پیشنهادی در مقایسه با نرم‌افزار تجاری HFSS، 21 برابر سریع‌تر بوده و تقریبا 1000 برابر حافظه کمتری نیاز دارد. بنابراین روش بهینه و مناسبی برای بررسی ساختارهای دلخواه ساخته شده در صنعت برق با گرافن در رنج فرکانسی تراهرتز است.

 

واژه­های کلیدی:محاسبات الکترومغناطیس، معادلات انتگرالی، روش ممان، گرافن، مدارهای چند لایه

 

Abstract:

In this thesis, a frequency domain integral equation based method is proposed to analyz multi-layered structure and graphene based device. Differential equation based methods which are used in cumercial software such as CST_MW and HFSS are not proper for graphene due to its extraordinary properties like dispersion, bi-isotropic and thin thickness. Therefore, in this research an integral equation based method is used to analyz an arbitrarly shaped graphene structure for the first time (based on the author's knowladge). In this method only the graphen part of the structure would be meshed instead of the whole structure and uses the proper green's function to decrease number of unknowns and speed up the calculations. It also lead to better optimization due to fast calculations, hence more experiment will be possible and derivation to an optimal model in much less time is available.
In this thesis, the proposed method is used as an efficient method to analyze an arbitrary shaped graphene-based terahertz antenna. In this analysis, the method of Moments is used to solve the mixed potential integral equations which are derived by enforcing the continuity of the tangential electric field at graphene layer and metallic sheet. The efficiency and accuracy of the proposed method is confirmed by the well-known HFSS solver in the frequency domain. It is shown that our proposed method is 21 times faster while it needs almost 1000 times less memory compare to HFSS solver. Thus, it is a very efficient method for analyzing the arbitrary shaped terahertz antennas including graphene layers.

 

 

Key Words: computational electromagnetic (CEM), integral equations, method of moment, Graphene, multi-layered structure

 

 

رزومه

 

مجید روشنائی

تلفن تماس: 09390280545

ایمیل : majid.roshanaei7293@gmail.com

متولد : 1372

ساکن : همدان

 

سوابق تحصیلی

کارشناسی [مهندسی برق الکترونیک] دانشگاه [بوعلی سینا]

  • موضوع پایان نامه: بررسی میکروگریدهای هیبریدی
  • معدل 17.36

[1390] الی [1394]

کارشناسی ارشد [مهندسی برق کنترل] دانشگاه [بوعلی سینا]

  • معدل18.06

 

[1394] الی [در حال تحصیل]

 

 

 

مهارتها

مهارتهای نرم افزاری

·        تسلط بر نرم افزارهای CST و HFSS و matlabو lumerical در حد بسیار خوب

·        آشنایی با نرم­افزار های Multisim,Pspice,Altium designer

آشنایی با زبانهای خارجی

·         آشنایی کامل و تسلط بر زبان انگلیسی

 

دروس گذرانده

·         فناوری تراهرتز، Cmos، فرایندهای اتفاقی، کنترل غیر خطی، کنترل چند متغییره، کنترل بهینه

موضوع پایان نامه

 

·        تحلیل،مدل­سازی و بهینه­سازی ساختارها و مدارات چند لایه گرافنی با استفاده از روش معادلات انتگرالی

موضوعات مورد علاقه

·        جاذب های صدردصدی

·        روش های عددی مبتنی بر معادلات انتگرالی

·        آنتن های جهت دار

·        اپلیکیشن های ZNO

 

 

سایر موارد

  • اینجانب در سال اخیر یک مقاله در یک کنفرانس معتبر علمی به نام متامتریال2016 در کشور اسپانیا شهر مالاگا با عنوان "جاذب چند رزونانس گرافنی در باند تراهرتز"به ثبت رساندم و یک مقاله در کنفرانس نانو در صنعت برق در پژوهشگاه نیرو ارائه نمودم که به عنوان مقاله برتر شناخته شد و یک مقاله دیگر در کنفرانس IC-EE در دانشگاه علامه طباطبایی تهران به صورت شفاهی ارائه کردم که به عنوان مقاله برتر شناخته شد و همچنین دو مقاله دیگر برای 2 ژورنال خارجی معتبر فرستادم که منتظر قبولی آنها هستم. اینجانب در مقطع کارشناسی جز نفرات برتر(رتبه دوم) بوده و به صورت بدون آزمون در مقطع ارشد(استعداد درخشان) پذیرفته شدم و همچنین در مقطع ارشد هم تا به این لحظه نفر اول هستم.