Dissertação

{en_GB=Transmit-array antenna with aberration-free scanning} {} EVALUATED

{pt=O direccionamento de feixes é uma característica vital de antenas com comprimentos de onda nos milímetros, no contexto de aplicações satellite-on-the-move. O principal desafio é encontrar soluções de custo eficiente compatíveis com os requisitos de comunicações de satélite. Comparado com o direccionamento electrónico, o direccionamento mecânico pode reduzir bastante o custo do terminal. Contudo, aberrações intrínsicas a esta solução precisam de ser cuidadosamente geridas. Esta dissertação apresenta uma nova solução de direccionamento mecânico para antenas TA. Normalmente, a correção de fase do TA é derivada de uma conversão de uma onda esférica incidente para uma onda plana. Neste trabalho, no entanto, é considerado um feixe Gaussiano incidente. Uma análise em PO revela que, nestas condições ideais, direccionamento sem aberrações pode ser alcançado. Este conceito é implementado colocando uma lente dieléctrica fina em frente de uma corneta de maneira a produzir uma iluminação Gaussiana. Tanto o TA e a lente Gaussiana são fabricadas utilizando impressão 3D FDM em PLA. O TA foi desenhado para um F/D de 0.71 utilizando células unitárias dieléctricas como uma perda de transmissão abaixo de 1.84 dB, resultando numa abertura de 195 mm × 145 mm e uma espessura de 0.4 mm a 14.2 mm. A antena fabricada apresenta um ganho máximo de 27.7 dBi aos 30 GHz, com uma perda de varrimento de 3.8 dB para 51.6 graus de varrimento. Comparando com uma solução tradicional de varrimento com o mesmo F/D, verifica-se uma redução significativa dos SLL no alcance de varrimento total (SLL < -16 dB)., en=Beam steering is a vital feature of millimeter wave antennas in the context of satellite-on-the-move applications. The main challenge is to find cost-effective solutions compliant with the stringent antenna requirements of satellite communications. When compared with the electronic steering, mechanical scanning can greatly reduce the cost of the terminal. However, intrinsic aberrations of this approach need to be carefully managed. This thesis presents a new mechanical scanning design approach for TA antennas. Usually, the TA phase correction is derived from a conversion of an incident spherical wave into a plane wave. In this work, an incoming Gaussian beam is considered instead. A PO analysis reveals that, in its ideal conditions, aberration-free scanning could be achieved. This concept is implemented by placing a thin dielectric lens in front of a horn antenna in order to produce the Gaussian illumination. Both the TA and shaping lens are manufactured using FDM 3D-printing in PLA. The TA was designed for a F/D of 0.71 using dielectric unit cells with a transmission loss lower than 1.84 dB, resulting in aperture of 195 mm × 145 mm and thickness from 0.4 mm to 14.2 mm. The fabricated antenna presented a maximum gain of 27.7 dBi at 30 GHz, with a scan loss of 3.8 dB for a 51.6 degrees elevation scanning. When comparing with a traditional scanning approach with the same F/D, the proposed approach allowed a significant reduction of the overall SLL in the entire scanning range (SLL < -16 dB).}
{pt=Transmit-array, direccionamento de feixe, varrimento de feixe, feixe Gaussiano, en=Ka-band, Transmit-array, beam steering, Gaussian beam}

Janeiro 21, 2021, 15:0

Orientação

ORIENTADOR

Sérgio de Almeida Matos

ISCTE

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Carlos António Cardoso Fernandes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático