Σχεδίαση Και Προσομοίωση Ηλεκτρικά Μικρών Μαιανδρικών Κεραιών Στη Ζώνη 2-3ghz Με Χρήση Τρισδιάστατου Ηλεκτρομαγνητικού Προσομοιωτή

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη ηλεκτρικά μικρών επίπεδων μαιανδρικών κεραιών που λειτουργούν στη ζώνη συχνοτήτων 2-3GHz. Πρόκειται για ευρυζωνικές κεραίες που χρησιμοποιούνται σε κινητά τερματικά, όπως κινητά τηλέφωνα, φορητοί υπολογιστές και δίκτυα αισθητήρων, παρουσιάζοντας 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 σχεδιάστηκαν και προσομοιώθηκαν με χρήση τρισδιάστατου ηλεκτρομαγνητικού προσομοιωτή, τετραγωνικές, τριγωνικές και κυκλικές μαιανδρικές κεραίες. Η μελέτη των κεραιών έγινε ανά κατηγορία. Σε πρώτη φάση, για κάθε κατηγορία μαιανδρικής κεραίας, σχεδιάστηκαν ομοιόμορφα μοντέλα διαφορετικής επανάληψης του μαιανδρικού στοιχείου και μεταβάλλοντας κρίσιμες σχεδιαστικές παραμέτρους, επιδιώχθηκε η βελτιστοποίηση των σχεδιάσεων, ώστε να διαθέτουν το μεγαλύτερο δυνατό εύρος ζώνης, ορισμένο ομοιόμορφα εντός του εύρους 2-3GHz, χαμηλά επίπεδα συντελεστή ανάκλασης εντός του εύρους ζώνης και μικρές ηλεκτρικές διαστάσεις. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε μελέτη ως προς την επίδραση των διαστάσεων του επιπέδου γείωσης στην ολική επίδοση κάποιων κεραιών από κάθε κατηγορία και τέλος τα σχεδιαστικά μοντέλα που προέκυψαν τελικά, συγκρίνονται και επιλέγεται η καλύτερη σχεδιαστικά κεραίαThe aim of this thesis is the study of electrically small planar meander antennas in the 2-3GHz ISM band. This type of antennas exhibits wideband characteristics and is intended for mobile terminal applications, such as mobile phone handsets, laptops and sensor networks with wireless connectivity. Their main advantages are low cost, easy fabrication, low volume and mass production ability. Broadband features, are 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 thesis we have modeled and simulated a large number of square, triangular and circular meander antennas using a 3D electromagnetic simulator. Their study was conducted per category. Initially, for each meander category, we designed a set of almost identical antenna models, bearing different meander iteration, and we tried to optimize the antenna performance by means of adjusting some critical design parameters of the models. The optimization of the performance was valued in terms of the widest possible bandwidth uniformly allocated within the 2-3GHz band, low levels of reflection factor within this bandwidth region, and electrically small dimensions. Additionally, we examined the impact of altering the dimensions of the ground plane, on some models of each category and determined the set of dimensions which offered the optimum performance of the antenna. Finally, the simulated models have been compared in order to choose the antenna model which features the best possible characteristics.