Impedance matching and tuning of non-resonant mobile terminal antennas

Julkaisun otsikon käännös: Mobiilipäätelaitteiden resonoimattomien antennien impedanssisovitus ja –säätö

Risto Valkonen

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Antenneille varattu tila matkapuhelimissa on erittäin rajattu. Lisäksi fysiikan lakien mukaanpienen antennin hyötysuhde ja/tai kaistanleveys ovat myös rajoitettuja. Tästä huolimattatulevaisuuden mobiilipäätelaitteissa olevien antennien olisi toimittava tehokkaasti yhä useammalla taajuuskaistalla. Tämä väitöskirja edistää matkapuhelinantennien teoreettisista ja käytännöllisistä rajoituksista johtuvien haasteiden ratkaisemista. Resonoimattomaan kapasitiiviseen kytkentäelementtiin (CCE) perustuvat antennit ovat houkutteleva vaihtoehto tulevaisuuden matkapuhelimiin. Niillä on useita hyödyllisiä ominaisuuksia, kuten pieni koko ja laaja taajuussäädettävyys. Väitöskirjatyössä on kehitetty piirimalli, joka parantaa CCE-antennin fysikaalisen toiminnan ymmärtämistä. Tässä työssä myös edistetään CCE-antennien käytettävyyttä kehittämällä impedanssin sovittamiseen ja säätöön perustuvia ratkaisuja, jotka mahdollistavat osaltaan tulevaisuuden mobiiliviestintä-järjestelmien, kuten ohjelmistoradion, toteutusta. Resonoimattomien antennien ominaisuuksia käytetään hyödyksi uusien monitaajuusantennien kehittämisessä matkapuhelimiin. Usealla taajuuskaistalla samanaikaisesti toimivan CCE-antennin toteuttamiseksi kehitetään uusi menetelmä, joka perustuu taajuuslomituksen tekevään impedanssisovituspiiriin ja yhden kytkentäelementin hajautettuun syöttörakenteeseen. Toteutetut prototyypit toimivat neljännen sukupolven matkapuhelinverkossa (LTE-A) taajuuksilla 698—960 MHz ja 1710—2690 MHz saavuttaen kehityksen huippua edustavan suorituskyvyn. Tämä monipuolinen CCE-rakenne toimii yhtä hyvin niin yhdellä kuin kahdella antennisyötöllä varustetun radiotaajuisen esiasteen kanssa. CCE-antennien taajuussäädettävyys osoitetaan toimivaksi ratkaisuksi toteuttamalla laajakaistaisesti säädettäviä antenniprototyyppejä. Lisäksi esitetään numeerisiin ja kokeellisiin analyyseihin perustuen yksinkertaisia suunnitteluohjeita taajuusvirityspiirin liiallisten tehohäviöiden ja epälineaarisuuden välttämiseksi. Matkapuheliantenni on myös altis sähkömagneettiselle vuorovaikutukselle laitteen käyttäjän kanssa. Tämä vuorovaikutus heikentää antennin toimintaa aiheuttamalla impedanssin sivuunvirittymistä ja tehon absorboitumista. Tähän ongelmaan on tartuttu tässä työssä kehittämällä menetelmiä välttää impedanssin sivuunvirittymistä. CCE:n geometristen yksityiskohtien suunnittelun ja antennielementin valintadiversiteetin osoitetaan vähentävän käyttäjän käden aiheuttamaa impedanssiepäsovitusta ja parantavan säteilyhyötysuhdetta yhteensä jopa 4 dB joidenkin tyypillisten käsiotteiden tapauksessa. Sovituspiirejä, jotka kestävät paremmin impedanssin sivuunvirittymistä on niin ikään tutkittu ja kehitetty.
    Julkaisun otsikon käännösMobiilipäätelaitteiden resonoimattomien antennien impedanssisovitus ja –säätö
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Vainikainen, Pertti, Vastuuprofessori
    • Räisänen, Antti, Vastuuprofessori
    • Icheln, Clemens, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-5054-6
    Sähköinen ISBN978-952-60-5053-9
    TilaJulkaistu - 2013
    OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

    Tutkimusalat

    • mobiiliantennit
    • kapasitiivinen kytkentäelementti
    • impedanssisovitus
    • taajuussäätö
    • piirimalli
    • sähkömagneettinen käyttäjävuorovaikutus

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Mobiilipäätelaitteiden resonoimattomien antennien impedanssisovitus ja –säätö'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä