Μελέτη, σχεδίαση και προσομοίωση επιπέδων κεραιών μικροταινίας για εφαρμογές σε σύγχρονα συστήματα ασύρματων επικοινωνιών

Abstract

Στα σύγχρονα συστήματα επικοινωνίας, η εφαρμογή κεραιών με επίπεδη γεωμετρία βρίσκει ολοένα και μεγαλύτερη απήχηση, καθώς παρουσιάζουν ανταγωνιστικά χαρακτηριστικά όπως το μικρό βάρος και το σχετικά μικρό μέγεθος, το χαμηλό κόστος υλοποίησης καθώς και την ευκολία κατασκευής σε τυπωμένο κύκλωμα. Όλα τα παραπάνω συμβάλλουν στην ευέλικτη ενσωμάτωσή τους σε σύγχρονες τερματικές διατάξεις, καθώς και στην εύκολη δημιουργία συστοιχιών (Antenna arrays) για επίτευξη μεγαλύτερων επιδόσεων και πληρέστερης ραδιοκάλυψης. Οι τυπωμένες κεραίες μικροταινίας όπου εμφανίζουν πολυσυχνοτική ή ευρυζωνική συμπεριφορά δύναται να υποστηρίξουν ικανοποιητικά τη λειτουργία ασύρματων συστημάτων σε μια εκτενής περιοχή του ραδιοφάσματος όπως DCS 1800, LTE, UMTS, καθώς και WLAN (2.4 GHz). Στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής μελετήθηκαν τόσο μέσα από τη βιβλιογραφική ανασκόπηση, όσο και από τη σχεδίαση - προσομοίωση με τη βοήθεια κατάλληλων λογισμικών σχεδίασης, τα δομικά στοιχεία (patches) επίπεδων τυπωμένων κεραιών, όσο και συστοιχιών αυτών (arrays) για λειτουργία στη συχνοτική περιοχή σύγχρονων ασύρματων συστημάτων επικοινωνιών. Για τις ανάγκες της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε ο σχεδιασμός, η προσομοίωση, καθώς και η παραμετρική μελέτη (Parametric Study Analysis) για τις παρακάτω κεραίες μικροταινίας: α) Ευρυζωνική κεραίας Τραπεζοειδούς Μονόπολου με Ομοεπίπεδη γραμμή τροφοδοσίας χωρίς/με εγκοπή συχνότητας (CPW-fed Trapezoidal Monopole Patch Antenna/with Frequency Notch β) Ορθογωνική Κεραία με τροφοδοσία μέσω εσοχής (Rectangular Inset Fed Microstrip Patch Antenna) γ) Γραμμική Στοιχειοκεραία (4x1) με συμμετρικό δικτύωμα τροφοδοσίας με εσοχή (Inset-Fed 4x1 Patch Array with Corporate Feed) και δ) Ορθογωνική Στοιχειοκεραία (2x2) με συμμετρικό δικτύωμα τροφοδοσίας με εσοχή (Inset-Fed 2x2 Patch Array with Corporate Feed ) Μέσω της ανάλυσης που πραγματοποιήθηκε στις παραπάνω επιλεγμένες κεραίες μικροταινίας,, επιτεύχθηκαν οι βέλτιστες σχεδιαστικές διαστάσεις για ενδεχόμενη μετέπειτα επιτυχή υλοποίηση σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) συγκεκριμένου διηλεκτρικού υποστρώματος.