Μελέτη Ακτινοβολίας Κεραιών Κινητών Ραδιοεπικοινωνιών

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μελέτη της ακτινοβολίας μιας τυπικής κεραίας που χρησιμοποιείται σε σταθμούς βάσης συστημάτων κινητών τηλεπικοινωνιών και ειδικά για τη ραδιοκάλυψη μικροκυψελών. Η κεραία που μελετάται είναι κατευθυντική DCS 1800 τύπου KATHREIN 739695. Η ανάλυση της κεραίας γίνεται με προσομοίωση της μέσω του λογισμικού πακέτου CST MICROWAVE STUDIO. Το CST MICROWAVE STUDIO αποτελεί ένα user-friendly λογισμικό εργαλείο για ανάλυση και σχεδίαση ηλεκτρομαγνητικών διατάξεων στην περιοχή των υψηλών συχνοτήτων. Το πεδίο εφαρμογών του προγράμματος είναι αρκετά ευρύ, περιλαμβάνοντας μεταξύ άλλων κεραίες, γραμμές μεταφοράς, κυματοδηγούς κ.α.Προτού παρατεθούν τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων, γίνεται αναφορά σε ορισμένα προηγμένα χαρακτηριστικά και τεχνικές των συστημάτων GSM 900 και DCS 1800. Μελετώνται οι δύο βασικές τεχνικές διαφορικής λήψης, η διαφορική λήψη χώρου και πόλωσης, αναλύεται το φαινόμενο της ενδοδιαμόρφωσης σε κεραίες σταθμών βάσης και περιγράφεται η τεχνική του downtilting μιας κεραίας με την οποία επιτυγχάνεται ο περιορισμός της ακτινοβολίας της κεραίας προς ανεπιθύμητες κατευθύνσεις όπως ο ορίζοντας.Οι κεραίες KATHREIN χρησιμοποιούν την πρόσφατη διπολική τεχνολογία τύπου panel, η οποία παρουσιάζει συγκεκριμένα πλεονεκτήματα σε σχέση με λύσεις τυπωμένων κυκλωμάτων όπως οι patch antennas. Το συγκεκριμένο μοντέλο KATHREIN 739695 που προσομοιώθηκε χρησιμοποιεί την τεχνολογία διπλής πόλωσης +450/-450 (X-pol). Η κεραία εκπέμπει χαμηλή ισχύ και χρησιμοποιείται για την κάλυψη δρόμων ή πλατειών με υψηλή συγκέντρωση χρηστών (hot spot areas). Όσον αφορά την προσομοίωση της συγκεκριμένης κεραίας στο CST MICROWAVE STUDIO, αυτή θεωρείται μαύρο κουτί (black box) λόγω του ότι δεν είναι γνωστή η ακριβής κατασκευή της, με την προσπάθεια να επικεντρώνεται στη σχεδίαση ενός μοντέλου το οποίο εμφανίζει παρόμοια χαρακτηριστικά ακτινοβολίας με την υπόψιν κεραία. Η βασική επιδίωξη της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η εξοικείωση με ένα συγκεκριμένο λογισμικό ηλεκτρομαγνητικής προσομοίωσης καθώς και η ενημέρωση σχετικά με τις σύγχρονες εξελίξεις στον τομέα των κεραιοσυστημάτων που χρησιμοποιούνται σε μικροκυψελωτό περιβάλλον. Όπως ήδη προαναφέρθηκε, χρησιμοποιήθηκαν, για το σκοπό αυτό, το πακέτο CST MICROWAVE STUDIO και η κεραία KATHREIN 739695, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι δεν θα μπορούσαν να γίνουν άλλες επιλογές.