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Concealment Materials and Techniques for mm-Wave Advanced Antenna SystemsBharadwaj Sriram, Adhitya January 2018 (has links)
With the advent of the 5G technology standard for communication, it is esti-mated that around 50 billion devices around the world will be interconnectedunder this standard [1]. This has prompted the need to investigate new ma-terials, technologies and methods to conceal antennas for preserving the aes-thetic value of urban centers, and preventing these antenna systems from beingidentified or damaged. The aim of this thesis work was to identify possiblematerials and investigate methods for concealing Ericsson’s 5G mm-Wave Ad-vanced Antenna System(AAS) Radio Base Stations. A study of economicallyviable, commercially available materials for concealment, and methods to deter-mine their dielectric properties was done. A practical investigation of the effectsome available concealment materials on the RF performance of the mm-Wavebase station beams, was also performed. The results from the investigationsand measurements performed led to some useful conclusions and understand-ing about the various concealment material solutions. Overall, the investigatedconcealment materials were found to have two prominent effects:1. Reduction in EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) of the basestation beams (attenuation).2. Distortion in the shape of the base station beams.The boresight beams for all the investigated cases were found to be attenu-ated(effect 1) by the concealments, but the steered beams were found to beboth attenuated in distorted(effect 2) by the concealments. In particular, con-cealments with a thin dielectric material mesh structure were found to have theleast effect on the base station beams. All other thicker(> λ0/2), compositeconcealments and even those with pure foam structures, were found to have anoticeable effect on the base station beams. In conclusion, thin dielectric mesh,films and paints could hence be of interest as concealment solutions for furtherinvestigations moving forward. / I och med införandet av 5G-tekniken för kommunikation bedöms det att cirka50 miljarder enheter runt om i världen kommer att vara uppkopplade via denna standard [1]. För att bevara det estetiska värdet av stadscentrum och förhindra att 5G-teknikens antenner identifieras eller skadas finns behov att undersöka nya material, tekniker och metoder för att dölja antenner. I detta examensarbete identifieras möjliga material samt undersöks metoder för att dölja Ericssons 5G mm-vågs Advanced Antenna System (AAS) radiobasstationer. Enstudie av ekonomiskt genomförbara, kommersiellt tillgängliga material för döljande och metoder för bestämning av dess dielektriska egenskaper gjordes. En empirisk undersökning av effekten av några tillgängliga maskeringsmaterial på RF-prestanda hos loberna från mm-vågsbasstationer utfördes också. Resultaten från de undersökningar och mätningar som utfördes ledde till några användbara slutsatser och förståelse för egenskaperna hos de olika maskeringsmaterialen. Sammantaget visade sig de undersökta maskeringsmaterialen ha två huvudsakliga effekter:1. Dämpning av EIRP (ekvivalent isotropisk utsrålad effekt) hos basstationsloberna.2. Distorsion av basstationslobernas form.De centrala basstationsloberna för alla undersökta fall visade sig dämpas (ef-fekt 1) av maskeringsmaterialen, men de utstyrda loberna befanns vara både dämpade och förvrängda (effekt 2) av maskeringsmaterialen. Maskeringsmaterial med en tunn dielektrisk nätstruktur visade sig ha den minsta effekten på basstationsloberna. Alla andra tjockare, sammansatta material och ävende med rena skumstrukturer visade sig ha en märkbar effekt på basstation-sloberna. Sammanfattningsvis kan därför tunna dielektriska nät, filmer (plastfolier) och färger vara av intresse som lösningar för vidare undersökningar.
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Solutions innovantes pour des filtres de fréquences volumiques et semi-volumiques performants, en céramique, silice fondue et thermoplastique COC/COP... : nouvelles alternatives pour les futurs programmes de satellite multimédia / Innovative solutions for efficient SIW & 3D frequency filters, on ceramic, fused silica and Cyclo Olefine COC/COP… : new alternatives for future multimedia Satellites programsAbedrrabba, Sarra 11 December 2017 (has links)
L’émergence des satellites très haut débit pour la couverture des zones rurales s’accompagne de nombreuses contraintes technologiques. Dans le cadre du plan France très haut débit, le projet THD-sat proposé par le CNES se base sur l’utilisation des bandes Q et V pour assurer les liaisons avec les stations au sol et libérer de la ressource sur la bande Ka communément utilisée par les satellites ancienne génération. Avec la montée en fréquence, les besoins en termes de filtrage deviennent très stricts nécessitant des considérations particulières. Le premier chapitre reprend le contexte de l’étude et expose les différents éléments permettant de justifier le choix de la technologie SIW qui profite à la fois des bons facteurs de qualité des modes volumiques se propageant dans le substrat et de l’aisance du procédé technologique et de l’intégration des structures planaires. Les performances des cavités SIW restent néanmoins intimement liées à l’épaisseur de substrat qui doit être augmentée pour atteindre de meilleurs facteurs de qualité. L’augmentation de l’épaisseur de substrat s’accompagne de deux principales limitations : le rallongement des fils de « bonding » utilisés pour le câblage du filtre à son environnement MIC d’épaisseur 254 μm et l’élargissement de la ligne d’accès 50 Ω induisant des problèmes de discontinuités et d’excitations de modes parasites. L’approche suivie consiste à considérer des formes 3D permettant l’adaptation de mode et d’épaisseur entre une ligne microruban sur substrat de 254 μm d’épaisseur et le SIW d’épaisseur plus importante. Une nouvelle transition 3D est dès lors imaginée. Le chapitre II reprend les différents procédés technologiques utilisés pour la mise en forme et la métallisation des substrats 3D. Les substrats considérés sont l’alumine et la silice fondue mis en forme par ablation laser et le thermoplastique COP mis en forme par moulage. La principale limitation de l’ablation laser concerne les épaisseurs de substrat accessibles. Nous nous limitons à 635 μm dans le cas de l’alumine et à 500 μm dans le cas de la silice fondue. Le moulage polymère permet de s’affranchir de cette limitation et de viser des substrats plus épais (2 mm pour la solution COP).Le chapitre III reprend les étapes de conception des différentes solutions de filtrage avec la nouvelle transition 3D. Des résultats de mesures de différents prototypes réalisés sont par ailleurs présentés. Ces résultats sont globalement encourageants mais nécessitent d’être davantage développés pour être mieux exploitables. / The emergence of satellite high-speed internet for the coverage of rural zones is accompanied by numerous technological constraints. The current trend is to use higher frequency bands to release the satellite capacity for users. The increasing frequency requires new considerations especially for filtering needs which become notably strict in terms of performance and integration in small integrated circuits. This work introduces filtering solutions based on high quality factor Substrate Integrated Waveguides (SIW) using a novel 3D transition for a better integration in widely planar Hybrid ICs.The first chapter introduces the study’s context and the different elements justifying the use of the SIW technology.In fact, these structures profit from both the good quality factors of TE-modes propagating in the substrate and the easy fabrication process and integration of planar circuits. However, to increase the SIW quality factor, the substrate’s height should be increased which induces interconnection limitations such as long bond wires with high parasitic effects and large microstrip access lines with discontinuity problems and the propagation of parasitic modes. The adopted approach consists in imagining 3D shapes providing both mode and thickness matching between a microstrip line etched on a thin substrate and a high substrate SIW.The second chapter introduces the different manufacturing processes used for the substrate’s shaping and metallization. Three substrates are considered: Alumina, fused Silica and Cyclo Olefin Polymer COC. Alumina is widely used in space applications and has a well-mastered process. For equivalent dielectric losses, fused silica has a lower permittivity for bigger structures with less manufacturing tolerance sensitivity. Both Alumina and fused silica substrates are shaped using a laser ablation. The reachable substrate’s height using this machining method is relatively low. The polymer solution (COP) is elaborated using a molding process allowing higher substrates heights.The last chapter outlines the design steps of the different solutions and the measurement results of the first prototypes. These results are on the whole encouraging but require further development.
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