New mobile communication generations need electromagnetic sensors capable of steering their high-directive beams towards the users. Conventional base stations use square lattice phased arrays to accomplish this task. These arrays are composed of a large number of radiating elements to achieve the required high directivity and scanning capabilities. These systems are of high complexity and cost because after each element there is a large electronic chain. Therefore, it is of high interest to reduce the element count in the aperture of the array while maintaining its performance. Instead of using a square lattice to place the radiating elements, a triangular lattice can be used. It is proven that a triangular lattice optimally samples the aperture and reduces the element count by up to a 15.5%, hence reducing the cost and complexity of the complete antenna system. However, dual-polarized Vivaldi elements do not conform naturally to this kind of lattice and, consequently, they have not been thoroughly studied in the literature despite this well-known advantage. In this work, a novel dual-polarized fully-metallic Vivaldi element is presented. Also, the feeding network for this element is designed in the form of a suspended stripline. This technology presents low loss in comparison with a conventional stripline or microstrip. The radiating elements can be manufactured in a single piece, and they are easily integrated with the stripline feeding by just placing one on top of the other. An infinite array analysis, i.e. unit cell analysis, was performed to show the correct performance of the triangular lattice array and the proposed dual-polarized Vivaldi antenna design. A good matching was achieved over the entire band from 6 to 15 GHz for all the scanning planes and up to 60◦ scanning angle. The active element patterns show the good behaviour of the array, i.e. the absence of scan blindness and grating lobes. Finally, the unit cell analysis is compared to a finite 11×11 array for verification. / Nya generationer av mobilkommunikation behöver elektromagnetiska sensorer som kan styra sin högriktade signalenergi mot användarna. Konventionella basstationer använder kvadratiska gitterfasuppsättningar. Dessa arrayer är sammansatta av ett stort antal strålningselement för att uppnå den erforderliga höga riktningsförmågan och avsökningskapaciteten. Dessa system är av hög komplexitet och kostnad eftersom det efter varje element finns en lång elektronisk kedja. Därför är det av stort intresse att minska antalet element i arrayens apertur samtidigt som dess prestanda bibehålls. Istället för att använda ett kvadratiskt gitter för att placera de strålande elementen, kan ett triangulärt gitter användas. Det är bevisat att ett triangulärt gitter optimalt samplar aperturen och minskar elementantalet med upp till 15.5%, vilket minskar kostnaden och komplexiteten för hela antennsystemet. Dubbelpolariserade Vivaldi-element överensstämmer dock inte naturligt med denna typ av triangulära symmetri och följaktligen har de inte studerats grundligt i litteraturen trots denna välkända fördel. I detta arbete presenteras ett nytt dubbelpolariserat fullt metalliskt Vivaldi-element. Matningsnätverket för detta element är också utformat i form av en upphängd stripline. Denna metod ger låga förluster i jämförelse med en konventionell stripline eller mikrostrip. En oändlig array-analys, d.v.s. enhetscell, utfördes för att visa den korrekta prestandan för den triangulära gittermatrisen. En bra matchning uppnåddes över hela bandet från 6 till 15 GHz för alla skanningsplan och upp till 60° utstyrningsvinkel. Aktiva elementstrålnings diagrammet visar konfigurationens lovande egenskaper, d.v.s. ingen skanningsblindhet eller gallerlober. Slutligen jämförs enhetscellanalysen med en ändlig 11x11 array för verifiering.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-337073 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Orgeira Alvarez, Omar |
| 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 ; 2022:720 |
Page generated in 0.0826 seconds