The baluns are the key components in balanced circuits such balanced mixers, frequency multipliers, push–pull amplifiers, and antennas. Most of these applications have become more integrated which demands the baluns to be in compact size and low cost. In this thesis, a new approach about the design of planar balun is presented where the 4-port symmetrical network with one port terminated by open circuit is first analyzed by using even- and odd-mode excitations. With full design equations, the proposed balun presents perfect balanced output and good input matching and the measurement results make a good agreement with the simulations. Second, Yagi-Uda antenna is also introduced as an entry to fully understand the quasi-Yagi antenna. Both of the antennas have the same design requirements and present the radiation properties. The arrangement of the antenna’s elements and the end-fire radiation property of the antenna have been presented. Finally, the quasi-Yagi antenna is used as an application of the balun where the proposed balun is employed to feed a quasi-Yagi antenna. The antenna is working in the S-band radio frequency and achieves a measured 36% fractional bandwidth for return loss less than -10 dB. The antenna demonstrates a good agreement between its measurement and simulation results. The impact of the parasitic director on the antenna’s performance is also investigated. The gain and the frequency range of the antenna have been reduced due to the absence of this element. This reduction presents in simulation and measurement results with very close agreement.

The purpose of this research is to find ways to create an omnidirectional antenna with high directivity in the vertical plane. The investigation is based on computer simulation using the program CST 2011. The objective is a narrow-band antenna that is omnidirectional in the horizontal plane and has maximum achievable directivity for a fixed size. Three of the most promising antenna designs are selected based on the current state of antenna technology. Their maximum directivities are estimated by means of well known relations in antenna theory. It is shown that the most suitable design is an omnidirectional antenna in the form of a cylindrical dipole antenna array with an active central dipole. For this antenna, excitation by means of a radial traveling wave, with a phase velocity smaller than speed of the light, is possible. It is found that for a certain value of a moderating factor it is possible to obtain a directivity that is 2.5 – 3 dB larger than that of a dipole or a linear antenna with uniform excitation. The antenna structures are modeled to determine the number of dipoles, their dimensions and the spacing between them that maximizes the directivity.

Thesis (PhD (Electrical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2019 / This dissertation presents a concept for a compact, low-profile, integrated solar panel antenna for use on small satellites in low Earth orbit. To date, the integrated solar panel antenna design approach has primarily been, patch (transparent or non-transparent) and slot radiators. The design approach presented here is proposed as an alternative to existing designs. A prototype, comprising of an optically transparent rectangular dielectric resonator was constructed and can be mounted on top of a solar panel of a Cube Satellite. The ceramic glass, LASF35 is characterised by its excellent transmittance and was used to realise an antenna which does not compete with solar panels for surface area. Currently, no closed-form solution for the resonant frequency and Q-factor of a rectangular dielectric resonator antenna exists and as a first-order solution the dielectric waveguide model was used to derive the geometrical dimensions of the dielectric resonator antenna. The result obtained with the dielectric waveguide model is compared with several numerical methods such as the method of moments, finite integration technique, radar cross-section technique, characteristic mode analysis and finally with measurements. This verification approach was taken to give insight into the resonant modes and modal behaviour of the antenna. The interaction between antenna and a triple-junction gallium arsenide solar cell is presented demonstrating a loss in solar efficiency of 15.3%. A single rectangular dielectric resonator antenna mounted on a ground plane demonstrated a gain of 4.2 dBi and 5.7 dBi with and without the solar cell respectively. A dielectric resonator antenna array with a back-to-back Yagi-Uda topology is proposed, designed and evaluated. The main beam of this array can be steered can steer its beam ensuring a constant flux density at a satellite ground station. This isoflux gain profile is formed by the envelope of the steered beams which are controlled using a single digital phase shifter. The array achieved a beam-steering limit of ±66° with a measured maximum gain of 11.4 dBi. The outcome of this research is to realise a single component with dual functionality satisfying the cost, size and weight requirements of small satellites by optimally utilising the surface area of the solar panels.

The connection between religion and conflict is widely known, but the literature lacks in the understanding on how religion can be used in conflicts. This study aims to investigate how religion was used by paramilitary organizations in the North Ireland conflict. With the theory on how religion can overcome collective action problems, four central themes regarding how religion can benefit social movements was used to examine these organizations. The organization was analysed using journalistic sources mainly based on interviews with terrorists from these organizations. Using these four themes the similarities and differences between these organizations could be analysed and how religion was used could be better understood. The main result was that none of the studied organizations used religion to a big extent, but that the protestant side had a bigger use of it than the catholic one. With this in concern, the study was critically analysed, and further research was purposed.

El control dinámico y determinístico de la luz en una escala espacial por debajo de la longitud de onda es un requisito clave para ampliar los conceptos y las funcionalidades de la macro-óptica hasta la escala nanométrica. Un mayor nivel de control también tendrá implicaciones importantes en nuestra comprensión de los fenómenos ópticos en la nanoescala. Uno de los principales problemas en nano-óptica tiene como objetivo describir cómo y con qué precisión es posible controlar la distribución espacial de la luz de forma dinámica en la nanoescala. Desafortunadamente, un límite fundamental de la física – el límite de difracción de la luz – afecta nuestra capacidad de seleccionar ópticamente puntos separados por menos de media longitud de onda de la luz. El campo de la plasmónica ofrece una oportunidad única para cerrar la brecha entre el límite de difracción y la escala nanométrica. Nanoantenas metálicas pueden acoplarse eficientemente a luz propagante y focalizarla en volúmenes nanométricos, y viceversa. Además, estas nanoantenas prometen mejorar significativamente la eficiencia de procesos como le fotodetección, la emisión de luz, sensores, transferencia de calor, y espectroscopía a la escala nanométrica. Aprender a controlar de forma precisa la respuesta óptica de estas nanoantenas representa un enfoque muy prometedor para controlar la distribución espacial y temporal de la luz a la escala nanométrica. Tradicionalmente, se han desarrollado dos principales estrategias para el control de la respuesta óptica de nanoantenas plasmónicas: la primer estrategia (estrategia estática) tiene como objetivo la optimización del diseño geométrico de las nanoantenas acorde a su aplicación, mientras que la segunda estrategia (estrategia dinámica) tiene como objetivo la modulación reversible del campo cercano de una nanoestructura dada a través de la manipulación de la luz de excitación en el tiempo y el espacio. El trabajo presentado en esta Tesis extiende el estado del arte de estas dos estrategias, y desarrolla nuevas herramientas, tanto experimentales como teóricas, para ampliar el nivel de control que tenemos sobre la distribución espacial de la luz debajo del límite de difracción. Después de presentar una visión general de los principios básicos de nano-óptica y de la óptica de lo plasmones de superficie, el Capítulo 1 repasa los avances en el control de la respuesta óptica de nanoestructuras metálicas – sea por una estrategia estática o dinámica – en el momento en que se inició este trabajo de investigación. La modificación de la geometría y las dimensiones de las nanpartículas metálicas sigue siendo un ingrediente fundamental para controlar las resonancias plasmónicas y los campos de luz a la escala nanométrica. Como ejemplos novedosos de control estático, por lo tanto, los Capítulos 2 y 3 estudian nuevos diseños de estructuras plasmónicas con capacidades sin precedentes de modelar campos de luz a la escala nanométrica, en particular un diseño fractal y una nanoantena unidireccional tipo Yagi-Uda. Los Capítuols 4 y 5 describen una nueva herramienta teórica y experimental para el control dinámico y determinístico de la respuesta óptica de nanoantenas basada en la modulación espacial de la fase de la luz de excitación: el campo óptico cercano, que resulta de la interacción entre la luz y las nanoestructuras plasmónicas, es normalmente determinado por la geometría del sistema metálico y las propiedades de la luz incidente, como su longitud de onda y su polarización; sin embargo, el control exacto y dinámico del campo óptico cercano debajo de límite de difracción de la luz – independientemente de la geometría de la nanoestructura – es también un ingrediente importante para el desarrollo de futuros dispositivos nano-ópticos y para ampliar los conceptos y las funcionalidades de la óptica macroscópica a la escala nanométrica. Finalmente, la Conclusión resume los resultados de este trabajo y ofrece una visión general de algunos estudios paralelos a esta tesis. Algunas de las observaciones finales permiten echar un vistazo a las perspectivas y estrategias futuras para complementar el control estático y el control dinámico en una única herramienta, que podría avanzar enormemente nuestra capacidad de controlar la respuesta óptica de nanoantennas debajo del límite de difracción. / El control dinámico y determinístico de la luz en una escala espacial por debajo de la longitud de onda es un requisito clave para ampliar los conceptos y las funcionalidades de la macro-óptica hasta la escala nanométrica. Un mayor nivel de control también tendrá implicaciones importantes en nuestra comprensión de los fenómenos ópticos en la nanoescala. Uno de los principales problemas en nano-óptica tiene como objetivo describir cómo y con qué precisión es posible controlar la distribución espacial de la luz de forma dinámica en la nanoescala. Desafortunadamente, un límite fundamental de la física – el límite de difracción de la luz – afecta nuestra capacidad de seleccionar ópticamente puntos separados por menos de media longitud de onda de la luz. El campo de la plasmónica ofrece una oportunidad única para cerrar la brecha entre el límite de difracción y la escala nanométrica. Nanoantenas metálicas pueden acoplarse eficientemente a luz propagante y focalizarla en volúmenes nanométricos, y viceversa. Además, estas nanoantenas prometen mejorar significativamente la eficiencia de procesos como le fotodetección, la emisión de luz, sensores, transferencia de calor, y espectroscopía a la escala nanométrica. Aprender a controlar de forma precisa la respuesta óptica de estas nanoantenas representa un enfoque muy prometedor para controlar la distribución espacial y temporal de la luz a la escala nanométrica. Tradicionalmente, se han desarrollado dos principales estrategias para el control de la respuesta óptica de nanoantenas plasmónicas: la primer estrategia (estrategia estática) tiene como objetivo la optimización del diseño geométrico de las nanoantenas acorde a su aplicación, mientras que la segunda estrategia (estrategia dinámica) tiene como objetivo la modulación reversible del campo cercano de una nanoestructura dada a través de la manipulación de la luz de excitación en el tiempo y el espacio. El trabajo presentado en esta Tesis extiende el estado del arte de estas dos estrategias, y desarrolla nuevas herramientas, tanto experimentales como teóricas, para ampliar el nivel de control que tenemos sobre la distribución espacial de la luz debajo del límite de difracción. Después de presentar una visión general de los principios básicos de nano-óptica y de la óptica de lo plasmones de superficie, el Capítulo 1 repasa los avances en el control de la respuesta óptica de nanoestructuras metálicas – sea por una estrategia estática o dinámica – en el momento en que se inició este trabajo de investigación. La modificación de la geometría y las dimensiones de las nanpartículas metálicas sigue siendo un ingrediente fundamental para controlar las resonancias plasmónicas y los campos de luz a la escala nanométrica. Como ejemplos novedosos de control estático, por lo tanto, los Capítulos 2 y 3 estudian nuevos diseños de estructuras plasmónicas con capacidades sin precedentes de modelar campos de luz a la escala nanométrica, en particular un diseño fractal y una nanoantena unidireccional tipo Yagi-Uda. Los Capítuols 4 y 5 describen una nueva herramienta teórica y experimental para el control dinámico y determinístico de la respuesta óptica de nanoantenas basada en la modulación espacial de la fase de la luz de excitación: el campo óptico cercano, que resulta de la interacción entre la luz y las nanoestructuras plasmónicas, es normalmente determinado por la geometría del sistema metálico y las propiedades de la luz incidente, como su longitud de onda y su polarización; sin embargo, el control exacto y dinámico del campo óptico cercano debajo de límite de difracción de la luz – independientemente de la geometría de la nanoestructura – es también un ingrediente importante para el desarrollo de futuros dispositivos nano-ópticos y para ampliar los conceptos y las funcionalidades de la óptica macroscópica a la escala nanométrica. Finalmente, la Conclusión resume los resultados de este trabajo y ofrece una visión general de algunos estudios paralelos a esta tesis. Algunas de las observaciones finales permiten echar un vistazo a las perspectivas y estrategias futuras para complementar el control estático y el control dinámico en una única herramienta, que podría avanzar enormemente nuestra capacidad de controlar la respuesta óptica de nanoantennas debajo del límite de difracción.

This work deals with the study of Yagi-Uda antennas, followed by analysis and design of planar antenna with wired reflector. The first part focused on the analysis of the antenna and parameters. Another part of the continuing investigation of the optimum parameters for a given antenna followed by a design in Wi-Fi 5 GHz band. The antenna is simulated in CST Microwave Studio. The final part devoted the results achieved

This thesis is focused on the design of the antenna to a specific application XY. Emphasis is placed on a narrow antenna beam width, which will ensure full-fledged profit for the tag directly below the antenna. This thesis presents a total of five proposals that could be used by XY application. This thesis also presents the results of field measurements, which confirm the improved characteristics of the antenna with parasitic patch.

<p>In this thesis, design and realization of a system which enables precise positioning of RFID tags in both azimuth and elevation angles is explained. The positioning is based on measuring the phase difference between four Yagi antennas placed in two arrays. One array is placed in the azimuth plane and the other array is perpendicular to the first array in the elevation plane. The phase difference of the signals received from the antennas in the azimuth array is used to find the position of RFID tag in the horizontal direction. For the position in the vertical direction, the phase difference of the signals received from the antennas in the elevation plane is used. After that the position of tag in horizontal and vertical directions is used to control the mouse cursor in the horizontal and vertical directions on the computer screen. In this way by attaching one RFID tag to a plastic rod, a wireless pen is implemented which enables drawing in the air by using a program like Paint in Windows. Simulated results show that the resolution of the tag positioning in the system is in the order of 3mm in a distance equal to 0.5 meter in front of the array with few number of averaging over the received phase data. Using the system in practice reveals that it is easily possible to write and draw with this RFID pen. In addition it is argued how the system is totally immune to any counterfeit attempt for faked drawings by randomly changing the transmitting antenna in the array. This will make the system a novel option for human identity verification.</p> / QC 20100920

In this thesis, design and realization of a system which enables precise positioning of RFID tags in both azimuth and elevation angles is explained. The positioning is based on measuring the phase difference between four Yagi antennas placed in two arrays. One array is placed in the azimuth plane and the other array is perpendicular to the first array in the elevation plane. The phase difference of the signals received from the antennas in the azimuth array is used to find the position of RFID tag in the horizontal direction. For the position in the vertical direction, the phase difference of the signals received from the antennas in the elevation plane is used. After that the position of tag in horizontal and vertical directions is used to control the mouse cursor in the horizontal and vertical directions on the computer screen. In this way by attaching one RFID tag to a plastic rod, a wireless pen is implemented which enables drawing in the air by using a program like Paint in Windows. Simulated results show that the resolution of the tag positioning in the system is in the order of 3mm in a distance equal to 0.5 meter in front of the array with few number of averaging over the received phase data. Using the system in practice reveals that it is easily possible to write and draw with this RFID pen. In addition it is argued how the system is totally immune to any counterfeit attempt for faked drawings by randomly changing the transmitting antenna in the array. This will make the system a novel option for human identity verification. / QC 20100920

Control theory of complex systems by utilization of artificial intelligent algorithms is relatively new science field and it can be used in many areas of technical practise. Best known algorithms to solved similar tasks are genetic algorithm, differential evolution, HC12 Nelder-Mead method, fuzzy logic and grammatical evolution. Complex solution is presented at selected examples from mathematical nonlinear systems to examples of anthems design and stabilization of deterministic chaos. The goal of this thesis is present examples of implementation and utilization of artificial algorithms by multi-objective optimization. To achieve optimal results is used designed software solution by multi-platform application, which used Matlab and Java interfaces. The software solution integrate every algorithms of this thesis to complex solution and it extends possible application of those approaches to real systems and practical world.