Σχεδίαση και Προσομοίωση Ηλεκτρικά Μικρών Επίπεδων Κεραιών για Τερματικά στις Ζώνες 2-3 και 5-6 GHz

Abstract

Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη των ηλεκτρικά μικρών επίπεδων κεραιών που λειτουργούν στις ISM ζώνες συχνοτήτων 2-3GHz και 5-6GHz. Πρόκειται για ευρυζωνικές κεραίες που χρησιμοποιούνται σε κινητά τερματικά, όπως κινητά τηλέφωνα και φορητοί υπολογιστές και παρουσιάζουν πολλά πλεονεκτήματα, με κυριότερα το χαμηλό κόστος, την ευκολία κατασκευής, το μικρό τους μέγεθος και τη δυνατότητα μαζικής παραγωγής. Η ευρυζωνικότητα είναι επίσης μια σύγχρονη τεχνολογική απαίτηση, καθώς υπάρχει ανάγκη για διασύνδεση διαφορετικών υπηρεσιών που λειτουργούν σε διαφορετικές περιοχές συχνοτήτων, ειδικά όσο αφορά τα ασύρματα τοπικά δίκτυα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία σχεδιάσαμε και προσομοιώσαμε ένα πλήθος κεραιών ( όπως τρισδιάστατες κεραίες ανεστραμμένης-F γεωμετρίας, μορφοκλασματικές κεραίες, κ.ά.), με τη βοήθεια τρισδιάστατου ηλεκτρομαγνητικού προσομοιωτή. Στόχος μας κατά την υπολογιστική σχεδίαση ήταν επίτευξη της λειτουργίας τους στις συγκεκριμένες ζώνες συχνοτήτων (2-3GHz και 5-6GHz), επιτυγχάνοντας όσο το δυνατό μικρότερο μέγεθος και όσο το δυνατό μεγαλύτερο εύρος ζώνης, έχοντας όμως υπόψη και τις άλλες σημαντικές παραμέτρους, όπως αντίσταση εισόδου, κέρδος, αποδοτικότητα. Τα σχεδιαστικά μοντέλα που έχουν προκύψει τελικά, συγκρίνονται και επιλέγεται η καλύτερα σχεδιαστικά κεραία.

The aim of this thesis is the study of electrically small planar antennas for the 2-3GHz and 5-6GHz ISM bands. This type of antennas exhibit wideband characteristics and is intended for mobile terminal applications, such as mobile phone handsets and laptops with wireless connection. Their main advantages are low cost, easy fabrication, low volume and mass production possibility. Wide impedance matching is also a technological demand, since there is the need for connection between different services that use different frequency bands, especially concerning wireless local networks (WLANs). In the present paper we have modeled and simulated an amount of antennas (i.e. Planar Inverted-F Antennas, fractal antennas, etc.) using a 3D electromagnetic simulator. Our purpose during computing designing has been the operation in 2-3GHz and 5-6GHz bands while achieving small size and wide impedance matching, having also in mind others significant parameters such as impedance, gain and radiation efficiency. The simulated models have been compared in order to choose the antenna model which indicates the best characteristics.