Abstrakti
Viidennen sukupolven (5G) telekommunikaatiostandardi käyttää moniantennijärjestelmiä mahdollistaakseen monitulo ja -lähtö- sekä keilankääntökyvykkyydet useimpiin langattomiin laitteisiin. Jopa kannettavat laitteet tullaan varustamaan näillä järjestelmillä. Tämä muuttaa lähetinvastaanotinten arkkitehtuuria, koska jokainen antennielementti tulee varustaa omalla syötönohjauksella, johon kuuluu vahvistin ja vaiheensiirrin. Näiden laitteiden korkea integraatio estää ferriittisten isolaattorien käytön laitteiden välissä, minkä takia aktiiviset heijastukset antenneista vahvistimien ulostuloihin luovat järjestelmään epäideaalisuuksia. Vahvistimen kuormaimpedanssin siirtyminen aiheuttaa muutoksia vahvistimen lähtötehossa, lineaarisuudessa sekä hyötysuhteessa ja voi pahimmillaan aiheuttaa laitteiden rikkoutumisia. Tämän kehityksen rinnalla 5G käyttää korkeamman taajuuden ja laajemman kaistanleveyden signaaleja, mikä ohjaa kehittämään uusia suunnittelumenetelmiä laajakaistaisille korkean suuntaavuden antenneille, jotka kykenevät keilankääntöön.
Työn ensimmäinen osa käsittelee erilaisten ominaisuuksien optimointia vahvistinantennijärjestelmissä, joissa esiintyy keskinäiskytkennän aiheuttamaa epäsovitusta. Ensimmäisenä ekvivalenttinen isotrooppinen säteilyteho (EIRP) optimoidaan vahvistinantennijärjestelmässä vaihesäädöllä 2x2 mikroliuska-antenniryhmässä. Vaihesäädöllä saavutetaan korkeimmillaan 0.7 dB EIRP parannus puolentehon keilankääntöalueella 2.5 GHz taajuudella verrattaessa progressiiviseen vaiheensiirtoon. Toisena kolmannen asteen intermodulaatio minimoidaan suhteessa kantotaajuuteen kaksitaajuisessa 1x4 vahvistinantennryhmässä, jossa molempien taajuuksien keiloja käännetään itsenäisesti, säätämällä syöttötehoja ja -vaiheita. Optimointi saavuttaa 25 dB parannuksen signaalin suhteessa kolmannen asteen intermodulaatioon ilman pääkeilojen tehotiheyden alenemista. Keilojen eheys kuitenkin kärsii sivukeilatasojen nousun muodossa. Kolmantena kolmannen asteen intermodulaatio suhteessa kantotaajuuteen minimoidaan antennisovituksella käyttäen vahvistimen ja antennin yhteissimulaatioita.
Työn toinen osa käsittelee realisoidun vahvistuksen parantamista antenniryhmissä. Ensiksi tarkastellaan antenniryhmää, jota syötetään elementtikohtaisesti vahvistimilla, joiden ulostulon impedanssi vaihtelee. Muutos vahvistimen ulostuloimpedanssissa johtaa suurentuneeseen epäsovitukseen antennin sisääntulossa. Esitelty iteratiivinen menetelmä, joka ottaa huomioon impedanssin muutoksen, kykenee parantamaan realisoitua vahvistusta. Toiseksi esitellään klusteriryhmä saavuttamaan korkea vahvistuksen kattavuus laajemmalla taajuuskaistalla verrattaessa yksinkertaiseen identtisistä elementeistä koostuvaan mikroliuska-antenniryhmään. Klusteriryhmä hyödyntää mikroliuskaelementtejä eri resonanssitaajuksilla ja korkeaa keskinäistä kytkentää laajakaistaisen sovittamisen saavuttamiseksi syöttökertoimien säädöllä.
Julkaisun otsikon käännös | Antennien keskinäiskytkentä ja vahvistimen ilmiöt lähetyksessä |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-1755-4 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-1756-1 |
Tila | Julkaistu - 2024 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- antenni
- keilankääntö
- keskinäiskytkentä
- kuormanveto
- vahvistin
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Antennien keskinäiskytkentä ja vahvistimen ilmiöt lähetyksessä'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
Aalto Electronics-ICT
Ryynänen, J. (Manager)
Elektroniikan ja nanotekniikan laitosLaitteistot/tilat: Facility