Σχεδίαση Και Ανάπτυξη Επίπεδων Διζωνικών, Ευρυζωνικών Και Υπερευρυζωνικών Κεραιών Για Ασύρματα Δίκτυα

Abstract

Αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής αποτελεί η σχεδίαση, κατασκευή και χαρακτηρισμός επίπεδων κεραιών, χαμηλού προφίλ και διζωνικής, ευρυζωνικής και υπερευρυζωνικής συμπεριφοράς.Η συμπύκνωση του τελικού κόστους του τηλεπικοινωνιακού εξοπλισμού δίνει προβάδισμα σε τεχνολογίες όπως των σχισμοκεραιών με συνεπίπεδη κυματοδήγηση και των κεραιών με μικροταινιακή κυματοδήγηση (συμπεριλαμβανομένων και των ανεστραμμένων F- μονοπόλων). Αρχικά διερευνήσαμε τις ιδιότητες των δύο επικρατέστερων τεχνοτροπιών σχεδίασης σχισμοκεραιών, της ορθογωνικής και τριγωνικής σχισμής. Μελετήθηκε ο τρόπος αύξησης του εύρους ζώνης με την προσθήκη επιπλέον σχισμών όπως και η μετάβαση της χαρακτηριστικής αντίστασης γραμμής μεταφοράς σε τιμές διαφορετικές των 50 Ω. Ειδικότερα στις τριγωνικές σχισμοκεραίες (παπιγιόν), μελετήθηκε επίσης για πρώτη φορά η εισαγωγή ασυμμετρίας, (και στο παρασιτικό ζευγάρι σχισμών). Οι κεραίες αυτές υλοποιούν ακτινοβολητές με υπερευρυζωνικό προφίλ και εύρος λειτουργίας που πλησιάζει τα 7.5 GHz. Τέλος, μελετήθηκε μια τροποποιημένη ασύμμετρη τριγωνική σχισμοκεραία με καμπυλωμένες πλευρές και διζωνικό προφίλ. Στην συνέχεια, μελετήθηκαν υπερευρυζωνικές ελλειπτικές δομές που αποτελούνται από ένα ελλειπτικό (νησίδα) που έπεται του κεντρικού αγωγού του συνεπίπεδου κυματοδηγού και μίας ελλειπτικής σχισμής μέσα στην οποία αναπτύσσεται ο τομέας που προαναφέραμε. Στη συνέχεια αποδεικνύουμε πως πανομοιότυπες κεραίες μικροταινιακής τροφοδοσίας μπορούν εξίσου να χρησιμοποιηθούν από τον σχεδιαστή μηχανικό. Οι κεραίες αυτές υλοποιούνται αν μεταφερθεί ο κεντρικός αγωγός (της συνεπίπεδης κυματοδήγησης) στο μεταλλικό επίπεδο κάτω από το υφιστάμενο διηλεκτρικό υπόστρωμα. Με αυτό το τέχνασμα, παράγεται μια μικροταινιακά τροφοδοτούμενη κεραία, που φέρει ακριβώς τις ίδιες διαστάσεις με τις αντίστοιχες σχισμοκεραίες και υπερευρυζωνικό προφίλ. Η πλήρης παραμετρική σχεδίαση που ακολουθήσαμε στο εργαλείο προσομοίωσης μας έδωσε την δυνατότητα συρρίκνωσης των παραπάνω μοντέλων. Η δυνατότητα αυτή μετουσιάστηκε στην σχεδίαση μίας 1x8 ευρυζωνικής στοιχειοκεραίας για την Ku - μπάντα. Τέλος, παρουσιάζουμε την ανάπτυξη μιας ανεστραμμένης - F μονοπολικής υλοποίησης για κάρτες PCMCIA. Η καινοτομία της έγκειται στην προσθήκη μιας σχισμής σχήματος L που χωρίζει την κλασσική υλοποίηση μιας F ανεστραμμένης κεραίας σε 2 διαφορετικούς ακτινοβολητές (λ/4 μονόπολα) εισάγοντας την διζωνικότητα που προαναφέρθηκε στις κεντρικές συχνότητες των 2.45 και 5.25 GHz.