Edistysaskeleita keilaavissa ja vähäisen sironnan antenneissa viestintään ja kartoitukseen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Tulevaisuuden viestintäverkkoja kehitetään vastaamaan alati kasvavan dataliikenteen asettamia vaatimuksia. Viidennen sukupolven matkapuhelinverkot (5G) hyödyntävät millimetri-aaltotaajuuksia (mm-aalto) verkon kapasiteetin parantamiseksi, mm. lisäämällä käytettävissä olevaa taajuuskapasiteettia. Lisäksi verkon rakentamiseen tarvittavien antennien määrä tulee kasvamaan eksponentiaalisesti, sillä mm-aalloilla ilmakehän vaimennus kasvaa. Mm-aaltoantennien on myös oltava energiatehokkaita ja niiden täytyy tukea sähköistä antennikeilan kääntöä, jotta kapasiteettia voidaan kohdistaa sinne, missä sitä tarvitaan. Tämän väitöskirjan ensimmäisessä osassa esitellään tukiasemasovelluksiin soveltuvia mm-aalloilla toimivia vaiheistettuja antenniryhmiä ja käsitellään työkaluja kyseisten antennien analysointiin sekä optimointiin. Antennit toimivat Ka- ja E-kaistoilla, ja niiden uutuusarvona on piirilevypohjaisten vaiheensiirtimien integroiminen matalahäviöiseen, aaltoputkiin pohjautuvaan antennirakenteeseen. Näillä antenneilla on korkea hyötysuhde, ja suurin osa niiden häviöistä johtuu käytetyistä vaiheensiirtimistä. Antennien suorituskyky, esim. keilankääntö, on todennettu mittauksin. Samoihin antenneihin liittyen esitellään myös holografiatietoihin perustuvat antennidiagnostiikkatulokset yhdessä optimointimenetelmien kanssa. Menetelmät mahdollistavat antennien tarkemman analysoimisen ja suorituskyvyn parantamisen suuremman vahvistuksen ja matalampien sivukeilatasojen muodossa. Koska antennien kehitystyö voi olla aikaa vievää ja kallista, on suositeltavaa käyttää samoja antenneja useissa eri sovelluksissa. Väitöskirjan toisessa osassa selitetään, miten alun perin viestintään kehitettyjä, edellä mainittuja Ka-kaistan antenneja voidaan käyttää kuvantamisessa. Tätä varten on työssä kehitetty antennikeilojen taajuusdiversiteettiä hyödyntävä kuvantamismenetelmä, jossa laskennallisesti muodostetaan kuva havainnoitavasta avaruudesta mittadatan perusteella. Työssä esitellään menetelmään liittyvät teoreettiset ja kokeelliset tulokset sekä keskustellaan mahdollisista uusista tutkimuspoluista. Väitöskirjan kolmas osa keskittyy sähköisesti läpinäkyviin/näkymättömiin antenneihin. Nykyaikaiset tutkasovellukset saattavat edellyttää useiden antennien keskinäistä yhteensopivuutta ja sijoittamista rinnakkain, varsinkin jos antenneille varattu alue on rajallinen. Sähköinen läpinäkyvyys tarkoittaa väitöskirjan kontekstissa vähäistä sirontaa, ja tälläiset antennit eivät vaikuta muiden läheisten antennien suorituskykyyn. Työssä esitellään suunnitteluperusteet vähäisen sironnan antennille ja lopputuloksena on induktiivisesti kuormitettu dipoliantenni, joka on läpinäkyvä korkeammilla taajuuksilla, kuin millä se itse toimii. Suunnitellun dipolin tutkapoikkipinta-ala pienenee korkeammilla taajuuksilla 15 dB verrattuna referenssirakenteeseen, ja samanaikaisesti antennin säteilyhyötysuhde heikkenee 0.4 dB sen toimintataajuudella.
Julkaisun otsikon käännösEdistysaskeleita keilaavissa ja vähäisen sironnan antenneissa viestintään ja kartoitukseen
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Viikari, Ville, Vastuuprofessori
  • Ala-Laurinaho, Juha, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0309-0
Sähköinen ISBN978-952-64-0310-6
TilaJulkaistu - 2021
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • keilankääntö
  • vaiheistetut ryhmät
  • vaiheensiirtimet
  • kartoitus
  • kuvantaminen
  • vähäinen sironta
  • kuormitetut antennit

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Edistysaskeleita keilaavissa ja vähäisen sironnan antenneissa viestintään ja kartoitukseen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä