Μελέτη Και Προσομοίωση Του Φαινομένου Των Πτυχώσεων Ή Σχισμών Στη Συμπεριφορά Των Χαρακτηριστικών Της Κεραίας Pifa Και Βελτιστοποίησή Της Με Χρήση Γενετικών Αλγορίθμων Στη Συχνότητα Του Προτύπου Dvb-t

Abstract

Η ραγδαία ανάπτυξη των ασυρμάτων επικοινωνιών που έχει σημειωθεί τα τελευταία χρόνια καθώς και των υπηρεσιών και εφαρμογών που συνεχώς αναπτύσσονται, έχουν δημιουργήσει μεγαλύτερες απαιτήσεις από τις κεραίες των τερματικών. Για το λόγο αυτό έχουν αναπτυχθεί κεραίες που παρουσιάζουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, όπως μεγάλο εύρος ζώνης, καλή προσαρμογή (χαμηλό λόγο στάσιμων κυμάτων) στη συχνότητα ενδιαφέροντος, και υψηλή απολαβή, ειδικά για κινητές λήψης. Η επίπεδη κεραία ανεστραμμένου-F (PIFA) αποτελεί μια καλή επιλογή ικανοποιώντας αρκετές από τις παραπάνω απαιτήσεις έχοντας επιπροσθέτως, χαμηλό κόστος και πολυπλοκότητα κατασκευής. Επίσης, για να είναι δυνατή η βελτίωση κάποιων χαρακτηριστικών των υπό χρήση κεραιών έχουν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές, όπως η προσθήκη σχισμών ή πτυχώσεων. Η ψηφιακή τηλεόραση αντικαθιστά πλέον την παλιά αναλογική, προσφέροντας πολλές επιπλέον δυνατότητες στο χρήστη. Η υπηρεσία που προσφέρει είναι καλύτερης ποιότητας σε εικόνα και ήχο, ενώ λόγω συμπίεσης του τηλεοπτικού προγράμματος εξοικονομείται εύρος ζώνης. Ενόψει, βέβαια και του switch-off της αναλογικής εκπομπής σήματος (στο σταθμό βάσης του Υμηττού έγινε τον Αύγουστο του 2012), η επίγεια ψηφιακή τηλεόραση (DVB-T) αποτελεί ελκυστικό τομέα για ανάπτυξη νέων συστημάτων κεραιών. Αυτό ενισχύεται από το γεγονός ότι με την εξοικονόμηση εύρους ζώνης που θα προκύψει μένει κενό ένα διάστημα της ζώνης συχνοτήτων 470 - 862 MHz που χρησιμοποιούνται μέχρι τώρα, το οποίο καλείται ψηφιακό μέρισμα και για την Ευρώπη έχει προβλεφτεί να καλύπτει τις συχνότητες 790 - 862 MHz.Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε προσπάθεια να αναπτυχθεί μια δομή κεραίας PIFA, η οποία μπορεί να λαμβάνει στη ζώνη συχνοτήτων 470 - 862 MHz, την οποία χρησιμοποιεί το πρότυπο DVB-T. Επίσης, η προσπάθεια αυτή έγινε για την κάλυψη του ψηφιακού μερίσματος (790 - 862 MHz στην Ευρώπη, 698 - 862 MHz στην Αμερική και την Ασία). Για να επιτευχθεί αυτό μελετήθηκε και η επίδραση από την προσθήκη σχισμών ή πτυχώσεων στη διάταξη, και το πώς αυτή επηρεάζει χαρακτηριστικά όπως το εύρος ζώνης, την προσαρμογή και την απολαβή. Για την υλοποίηση της κεραίας χρησιμοποιήθηκε η πλατφόρμα SuperNEC, ενώ η βελτιστοποίηση έγινε με χρήση του ενσωματωμένου στο SuperNEC, λογισμικού γενετικών αλγόριθμων GA Optimiser.Στο κεφάλαιο 1, λοιπόν, παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο για τις PIFA, ενώ παραθέτονται και κάποιες εφαρμογές τους.Στο κεφάλαιο 2 αναλύεται το πρότυπο της επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης (DVB-T), δίνεται έμφαση στο κομμάτι του ψηφιακού μερίσματος, ενώ περιγράφονται και οι γνωσιακές ραδιοεπικοινωνίες (cognitive radios)Στο κεφάλαιο 3 περιγράφεται η εφαρμογή σχισμών ή πτυχώσεων σε κεραίες (Corrugations).Στα κεφάλαια 4 και 5 περιγράφονται οι γενετικοί αλγόριθμοι και η λειτουργία του SuperNEC, αντίστοιχα.Στο κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις προσομοιώσεις, και αναλύονται ανά περίπτωση οι επιδράσεις των σχισμών (corrugations) στην κεραία PIFA.