Massive multiple input multiple output - MIMO systems are a reality and modern communication systems rely upon this technology to cope with the increasing need for capacity and network usage. Antenna arrays are at the heart of the of the massive-MIMO system and are the enabling technology. The defining cost of such a system is the number of transmit receive ports TRx as they dictate the number of control points and the associated digital control computational capacity. Typically users are spread along the azimuth and there is limited angular user spread along elevation. This enables us to group the elements in elevation which of course limits the elevation scanning performance. The element grouping result in grating lobes when we do elevation scanning. In the newly introduced frequency range 3 - FR3 in the envisioned 6G communication systems that is from 6-20 GHz it will not be allowed to transmit power above the horizon and the resulting grating lobes from the standard grouping should be mitigated. This project is structured into two parts. In the first part a grating lobe mitigation technique based on irregular subarray grouping utilizing the wellknown Penrose irregular tessellation is developed. This tessellation is based into two geometrical shapes where when put together they can fully tile the space aperiodically. Introducing this apperiodicity the grating or quantization lobes of the array are mitigated. In addition, in the first part a beam forming algorithm is developed based on particle swarm optimization that is able to produce the optimal weights for the array steering as well as optimize some of the embedded patterns of the irregular grouping. The last optimization step of the irregular subarray patterns is utilized only when the grouping results in a narrow pattern in azimuth and as a result we have static single port beamforming networks. This of course is a trade off between the broadside gain and the azimuth steerability of the array. In the second part of this thesis two low loss band pass filters have been developed with a PCB integrated suspended stripline techology. The filters were optimised for the frequencies within FR3. The resulted filtering structures can further be integrated at the input port of the proposed feeding network with the same technology. The two parts of this thesis target to introduce on one hand a antenna array architecture with subarray groupings that produce no grating lobes and on the other hand the proposed filtering structures have small enough dimensions to fit within the subarray footprint. / Dagens moderna kommunikationssystem använder sig av Massive multiple input multiple output (m-MIMO) för att kunna möta det allt större kraven på kapacitet och nätverksanvändning. Gruppantenner är den mest fundamentala delen av massive-MIMO system och möjliggör dess funktion. För ett sådant system (m-MIMO-system), så kommer den största kostnaden från antalet sändare/mottagare (TRx) -portar som används. Antalet portar i ett massiveMIMO system bestämmer vilken kapacitet systemet har till hands när det gäller lobformning. Vanligtvis är användare utspridda i det horisontella planet, samtidigt som de är begränsade i sin spridning i höjdled. Detta möjliggör användandet av en gruppantenn som grupperar sina antennelement i höjdled, vilket såklart begränsar gruppantennens lobformning i höjdled. Grupperandet av antennelement skapar sidlober när gruppantennen lobformar i höjdled. I det nya frekvensbandet, 3 - FR3 i det föreställda 6G kommunikationssystemet som opererar mellan 6-20 GHz, så kommer det inte att vara tillåtet att sända ut effekt över horisonten, samtidigt som de sidlober som kommer från standardgruppering måste begränsas. Detta projekt är strukturerat i två delar. I första delen så presenteras ett sätt att lindra sidlober, som baseras på irreguljära gruppantenner via Penrose tessellation. Denna tessellation är indelad i två geometriska former sådan att när vi sätter ihop dem så kan de framgångsrikt täcka vår geometri icke-periodvist. Genom att introducera denna icke-periodicitet så kan sidloberna från gruppanetnnen lindras. Utöver detta så är också så är en lobformningsalgoritm skapad som baseras på particle swarm optimization (PSO), som kan skapa de optimala vikterna för lobformning och lobstyrning. Det sista optimiseringssteget av de irreguljära gruppantennmönstret används bara när gruppering av antennelement resulterar i ett snävt mönster i azimut-riktning. Därför använder vi ett statiskt enportsmatningsnätverk. Detta är såklart en vägning mellan bredsideförstärkning och förmågan att kunna lobforma i det horisontella planet. I den andra delen så har två låg förlust bandpassfilter utvecklats med en PCB-integrerad suspended sripline teknik. Filtrerna optimerades för frekvenser inom FR3. De resulterande filterstrukturerna kan integreras längs input-porten av det föreslagna matningsnätverket som använder sig av den samma teknik. De två delarna i denna uppsats presenterar dels en gruppantenn med irreguljär antennelementsindelning som lindrar sidlober, samt dels filterstrukturer som kan användas tillsammans med gruppantennen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-343542 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Salvador Lopez, Eduardo |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:672 |
Page generated in 0.003 seconds