Dissertação

{en_GB=User Terminal Planar Antennas for Wireless Broadband Access at Ka Satellite Band} {} EVALUATED

{pt=Sistemas de comunicação por satélite de ondas milimétricas estão a emergir como uma solução viável para fornecer uma cobertura global de banda larga. Este esforço coloca novos desafios para a construção de antenas. Radial Line Slot Array (RLSA) é uma antena leaky-wave que pode ser adaptada às especificações dos terminais terrestres ou espaciais, apresentando alto ganho, baixo perfil e baixo custo. Este trabalho apresenta um amplo estudo do processo de construção das RLSA, que requer uma disposição em espiral de slots na placa superior do guia de ondas. Os slots são dimensionados para que o seu comprimento seja menor que o comprimento de onda. Há uma grande variedade de compromissos a serem considerados em termos de eficiência de radiação e abertura, largura de banda, polarização cruzada, nível do lóbulos secundários e perdas por reflexões. Um método de desenho sistemático foi desenvolvido com duas ferramentas: i) uma estrutura GO/PO para definir a geometria da antena; ii) uma macro que constrói o modelo CAD para uma análise full-wave. Dois desenhos de antena são apresentados neste trabalho operando a 29.1 GHz: uma RLSA produz um feixe colimado vertical com um ganho de 29.3 dBi; outra RLSA gera um feixe colimado inclinado de 25.4º com um ganho de 26.4 dBi. Os desenhos têm um diâmetro de 150 mm com apenas 1.61 mm de altura. Foi também desenvolvida uma estrutura de alimentação baseada em cavidades, para simplificar a complexidade de fabrico das antenas. Os protótipos estão a ser fabricados para validar experimentalmente os resultados promissores., en=Millimetre waves satellite communications systems are emerging as a viable solution to provide global broadband coverage. This endeavour poses several new challenges for the antenna design. Radial Line Slot Array (RLSA) antenna is a conventional leaky wave antenna that can be adapted to the new specifications of ground or space terminals, featuring high gain, low profile, and low cost. This work presents a comprehensive study on the design of RLSA’s, which requires an arrangement of a spiral like distribution of sub-wavelength slots in the upper plate of the circular parallel plate waveguide that compose the antenna. There is a wide variety of trade-offs to be considered in terms of the radiation and aperture efficiencies, bandwidth, cross-polarization, side lobe level and return losses. To have a systematic design method, two tools were developed: i) a GO/PO (Geometric Optics/ Physical Optics) framework for defining the antenna geometry; ii) a macro procedure that constructs the CAD (Computer Aided Design) model of the antenna for the full-wave analysis. Two antenna designs are presented in this work operating at 29.1 GHz: a RLSA that produces a boresight collimated beam with a 29.3 dBi gain; a second design that generates a 25.4º offset collimated beam with 26.4 dBi gain. Both designs have a diameter of 150 mm with only 1.61mm of height. A cavity-based feeding structure was also developed and optimized in order to simplify the manufacturing complexity of the RLSA antennas. Prototypes are being fabricated and measured, aiming to experimentally validate the promising full-wave results.}
{pt=Comunicações via satélite, antenas leaky-wave, CP-RLSA, inclinação de feixe, cavidade de alimentação., en=Satellite communications, leaky-wave antennas, CP-RLSA, beam-tilt, feeding cavity}

Janeiro 27, 2021, 11:30

Orientação

ORIENTADOR

Carlos António Cardoso Fernandes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Sergio de Almeida Matos

ISCTE-IUL

Professor Auxiliar