Dissertação

{en_GB=Dual-Band Beam Scanning Antenna for the Satellite Ka-Band Based on Rotary Transmit Arrays} {} EVALUATED

{pt=O aumento do número de aplicações para antenas com varrimento de feixe tem motivado o desenho de soluções compactas, leves e baratas com ganho elevado. Neste trabalho é proposta uma antena dual-band insensível a polarização com feixe móvel usando um sistema rotativo (configuração de Risley Prism) de dois transmit arrays (TAs) para terminais terrestres pequenos em ligações bidirecionais móveis Ka-band. A combinação do conceito de Risley Prism com TAs tem sido explorada como uma solução eficaz para alcançar ganhos elevados e grandes amplitudes de varrimento de feixe. Em trabalhos anteriores, as antenas Risley Prism TA operam apenas numa banda de frequências. Neste trabalho é apresentado pela primeira vez uma implementação dual-band deste conceito para duas bandas distintas (20/30 GHz) e uma nova abordagem à implementação do conceito de Risley Prism é proposta para melhorar o desempenho da antena. Um conjunto de 29 células unitárias dual-band phase-delay finas é desenhado com um coeficiente de transmissão melhor que -1 dB e capaz de representar todas as combinações de fase nas duas bandas. As lentes têm diâmetro 148 mm, espessura 3.233 mm e são separadas por uma camada de ar de 5 mm de espessura. O ganho simulado é 25.6 dBi para f1≈20 GHz e 27.7 dBi para f2≈30 GHz, um SLL de -14.4 dB nas duas bandas para θ_max≈0°. A amplitude de varrimento é [-50°,50°] com uma atenuação de varrimento melhor que -3 dB e SLL<-10 dB. Um protótipo está a ser fabricado e será testado., en=The increasing interest in applications involving beam steering antennas has motivated the design of compact, low-profile, lightweight, and low-cost solutions presenting high gain. A polarization-insensitive dual-band beam scanning antenna using a rotary system (Risley Prism configuration) with two transmit arrays (TAs) is proposed in this thesis work for small ground terminals in mobile broadband access in bi-directional Ka-band satellite applications. The combination of the Risley prism concept with TAs is being widely investigated as a cost-effective antenna solution to achieve high gain and wide beam scanning at microwave and millimeter waves. In previous designs the Risley Prism TA antenna operates at single frequency band. This work presents for the first time a dual-band implementation of this concept for two widely separated bands (20/30 GHz) and proposed a novel approach to implement the Risley Prism concept to improve the scanning performance. A set of 29 thin dual-band phase-delay unit cells is developed with transmission coefficient better than -1 dB at both bands, that covers all the required 20 and 30 GHz phase combination. The TAs have a diameter 148 mm, thickness 3.233 mm and air gap separation of d=5 mm. Full-wave simulated gain is 25.6 dBi gain at f1≈20 GHz and a 27.7 dBi at f2≈30 GHz and SLL=-14.4 dB at both bands for θ_max≈0°. The scanning range is [-50°,50°] with a scan loss lower than -3 dB and SLL<-10 dB. A prototype is being built and measured.}
{pt=Transmit Array, K/Ka-band, Dual-band, Varrimento de Feixe, Risley Prism, en=Transmit Array, K/Ka-band, Dual-band, Beam Scanning, Risley Prism}

Janeiro 26, 2021, 11:30

Orientação

ORIENTADOR

Carlos António Cardoso Fernandes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Sérgio de Almeida Matos

ISCTE

Professor Auxiliar