21921

21921

طراحي و ساخت آرايه آنتن تشديد كننده دي الكتريك با تغذيه موجبر مجتمع شده در باند ميليمتري با شكل دهي پرتو آنتن منطبق بر مدل كانال موبايل

دكتري

مخابرات - ميدان

1391

1398/11/20

دكتر همايون عريضي

دكتر نرگس نوري

برق

امروزه به دليل حجم بالاي ترافيك داده، استفاده از طول موج¬هاي ميليمتري جهت انتقال اطلاعات امري اجتناب ناپذير مي¬باشد. استفاده از طول موج¬هاي ميليمتري، طراحان آنتن و شبكه¬هاي مخابراتي را با چالش¬هاي جديدي روبرو كرده است. از جمله اين چالش¬ها، طراحي آنتن با بهره بالا جهت غلبه بر تلفات مسير مي¬باشد. آنتن¬هاي تشديد¬كننده دي¬الكتريك به دليل تلفات پاييني كه در طول موج¬هاي ميليمتري دارند، مورد توجه محققين قرار گرفته¬اند. در اين رساله دو آنتن تشديد كننده دي¬الكتريك جهت كار در طول موج¬هاي ميليمتري پيشنهاد گرديده است. آنتن پيشنهادي اول به شكل S است. با تغيير شكل آنتن به شكل S به دليل تحريك مدهاي بالاتر در ساختار، پهناي باند امپدانسي و پهناي باند بهره آنتن افزايش يافته¬اند. پهناي باند امپدانسي آنتن پيشنهادي برابر با 10 گيگا هرتز (36%) و بهره آنتن برابر باdB 7 مي¬باشند. جهت افزايش بهره آنتن از ساختار رولايه استفاده گرديده، كه اين ساختار باعث افزايش بهره آنتن در حد dB 3 شده است. در ساختار دوم از آنتن تشديد¬كننده دي¬الكتريك به شكل استوانه¬ استفاده گرديده است. در ساختار مربوطه با استفاده از عناصر پارازيت، بهره آنتن در حدdB 5/3 افزايش يافته در حالي كه قطبش ساختار به صورت دايروي طراحي گرديده است. ضريب دي¬الكتريك همه عناصر يكسان انتخاب گرديد. تغذيه ساختار از طريق تزويج توان از خط ميكرواستريپ 50 اهم و روزنه به شكل x انجام مي¬گيرد. ساختار پيشنهادي ساخت و مورد تست قرار گرفت. نتايج نشان مي¬دهد كه آنتن پيشنهادي داراي 5گيگاهرتز پهناي باند(17.8%) و 2.2 گيگاهرتز پهناي باند AR مي¬باشد، و همچنين بهره آنتن در حدdB 10.5 است، كه ملزومات مورد توجه نسل بعدي تلفن همراه را برآورده مي¬كند . در ادامه به بررسي اثر مدل كانال نسل پنجم تلفن همراه، پارامترهاي مختلف كانال و همچنين الگوي تابشي عنصر آرايه آنتن بر روي شكل¬دهي پرتو پرداخته گرديد. كانال نسل پنجم تلفن همراه با كانال متداول رايلي مورد مقايسه قرار گرفت و همچنين اثر پارامترهاي مختلف كانال مانند گستره زاويه انتشار و تعدا مسيرهاي انتشاري مورد ارزيابي قرار گرفتند. آرايه آنتن، از آنتن به شكل S طراحي گرديده¬است. و اثر پترن عناصر موجود در آرايه بر روي شكل¬دهي پرتو مورد ارزيابي قرار گرفت. ماتريس تزويج متقابل در باند فركانسي محاسبه شده و دقت محاسبه ماتريس تزويج متقابل و همچنين كارايي استفاده از اين ماتريس در الگوريتم شكل دهي پرتو مورد ارزيابي قرار گرفته اند. هر دو آنتن پيشنهادي ساخته و تست گرديدند و نتايج مناسبي از ساخت و شبيه¬سازي آنتن¬ها حاصل گرديده است.

1399/02/23

Design and fabrication Array of Dielectric Resonator antenna on an SIW Feed for 5G Mobile Systems

2/8/2021 12:00:00 AM

In this thesis we develop a dielectric resonator antenna for operation at millimeter wavelengths. We deploy the dielectric waveguide method to compute resonance frequency and Q-factor of Dielectric Resonator Antennas. We also use equivalent magnetic surface currents to calculate far field radiation pattern of antennas. An array of dielectric resonator antennas (DRAs) is proposed for the fifth generation (5G) mobile network in chapter IV. A novel S-shaped DRA is presented as array elements. The proposed configuration is achieved by making two symmetrical segments on a conventional rectangular dielectric resonator antenna (RDRA). The results show that in this configuration the higher order modes of antenna are excited and therefore the 3-dB gain bandwidth and impedance bandwidth of antenna are increased. The volume of the proposed DRA without ground plane is 0.38λg3. The proposed DRA provides maximum bandwidth and gain per unit volume compared to similar designs in the literature. Furthermore, the benefit of mutual coupling (MC) compensation approach in a linear DRA array is investigated. The results show that the accuracy of computed mutual coupling matrix (MCM) is better at the resonance frequency relative to other frequencies. Also the performance of beam-forming algorithm is improved by using this matrix for compensating the MC effects. In chapter V a high gain circularly-polarized dielectric resonator antenna is proposed. The parasitic elements are used to increase the antenna gain. By choosing suitable spacings among the elements, a significant increase in the gain of antenna can be obtained with no degradation in pattern characteristics. The dielectric constants of all elements are identical. The excited element is fed through an X-shaped slot coupled to a 50Ω microstrip line. The proposed structure is designed, simulated, fabricated and measured. The results show that the proposed antenna has about 5 GHz (17.8%) bandwidth, about 2.2 GHz axial ratio bandwidth and also its gain is around 10.5 dB which meet the requirements of the fifth generation mobile network. In chapter VI, the calculation of bit error rate is investigated by considering fifth generation mobile network channel model. The radiation pattern of antenna and the configuration of array are taken into account. We perform an extensive experiment to analyze the bit error rate under fifth generation mobile network channel model. In these experiments, we take the radiation pattern of antenna and the configuration of array into account. The results show that the dielectric resonator antenna has the best response compared to omnidirectional antenna and antenna with Cos-Shape radiation pattern. Also, the circular array has less error than the rectangular and linear arrays.