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Previous issue date: 2017-05-12 / This thesis presents the design and analysis of an antenna array system for mobile communication services in a scenario using high altitude platforms (HAPs). For this purpose, a dual-band and dual-polarized microstrip antenna array has been designed, whereby the array should receive the signal in one band and resend it in the other operating band. These requirements have been fulfilled by using a stacked arrangement, whereby each patch has been fed by independent feed lines. Circular polarization was obtained by the use of square patches with truncated corners. Optimizations were needed so as to compensate the effects of mutual coupling on the axial ratio level. To perform the radiation pattern synthesis for the transmission function, an algorithm to calculate the required excitation coefficients was employed to steer the main beam and to control the side lobe level.
Additionally to the array design, the development of the high-frequency (HF) circuitry for the retransmission is described. The design of the transmitter was done using off-the-shelf components, which have been tested individually prior to the final integration into the final layout. During the tests, the need of knowledge of the electromagnetic properties of the printed circuit layout and the active/passive components is crucial for a successful design. In order to accelerate the development of HF circuitry, a procedure to perform electromagnetic simulations of HF printed circuit boards is proposed. Experimental results demonstrated that this procedure yielded accurate engineering predictions. / Este trabalho apresenta o projeto e análise de um sistema de rede de antenas para serviços de comunicações móveis em um cenário empregando plataformas de alta altitude (HAPs). Para este fim, uma rede de antenas de microfita foi projetada para operar em dupla-banda e dupla-polarização, onde a rede deve receber o sinal em uma banda e reenviá-lo em outra. Esses requisitos foram cumpridos usando uma rede de antenas com m´ultiplas camadas, onde cada patch foi alimentado por linhas de alimentação independentes. A polarização circular foi obtida pelo uso de patches quadrados com os cantos truncados. Foram necessárias otimizações para compensar os efeitos de acoplamento mútuo no nível da razão axial. Para realizar o controle do diagrama de irradiação para o modo de transmissão, utilizou-se um algoritmo para calcular os pesos necessários para apontar o lóbulo principal e controlar o nível dos lóbulos laterais.
Adicionalmente ao projeto da rede, o desenvolvimento de um circuito em alta frequência (HF) para a retransmissão foi descrito. O projeto do circuito transmissor foi realizado empregando componentes comerciais, que foram testados individualmente antes da integração final. Durante os testes em bancada, ficou evidente a necessidade de predição do comportamento eletromagnético do layout da placa de circuito impresso e dos componentes ativos/passivos para obtenção de bons resultados. Com o intuito de acelerar o processo de desenvolvimento de circuitos em HF, um procedimento para a realização de simulações eletromagnéticas de placas de circuito impresso foi proposto. Os resultados experimentais demonstraram que este procedimento produziu bons resultados.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:10.1.0.46:riu/1988 |
| Date | 12 May 2017 |
| Creators | Magalhães, Marcelo Pereira |
| Contributors | Heckler, Marcos Vinício Thomas |
| Publisher | Universidade Federal do Pampa, Mestrado Acadêmico em Engenharia Elétrica, UNIPAMPA, Brasil, Campus Alegrete |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNIPAMPA, instname:Universidade Federal do Pampa, instacron:UNIPAMPA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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