In this work, a method to achieve reduced beam-squint in fully metallic leaky-wave antennas is proposed and its applicability for high frequency, high gain, base station antennas in future communication networks is indicated. The antenna is built in gap waveguide technology, where the fundamental mode is allowed to leak by removal of one of the waveguide walls. The leakage is varied along the structure for reduced side lobes and a stable radiation pattern is obtained by coupling the leaked energy from the waveguide through a dispersive prism-lens. The gap waveguide is formed as a groove, sided by three rows of a glide-symmetric holey EBG-structure on one side, suppressing propagation of waves in that direction, and one row of vertical square pins, with tailored heights for optimal leakage, on the other. Beyond the single row of tailored pins, a prism-lens is placed. The prism lens is made of multiple rows of equally spaced and dimensioned, vertical square pins. The dispersive nature of the TE10-mode inside the waveguide is canceled by the oppositely dispersive prism-lens and a stable radiation beam (<1 degree beam-squint) is achieved over a 20% bandwidth. Two antennas are realized, both operating with a center frequency of roughly 60 GHz. The first design is optimized for single-beam operation such that the achieved efficiency is close to 90% across the band and the side lobe levels are below -20 dB. The second design is optimized for dual-beam operation such that two highly directive beams can be obtained, simultaneously or separately. The second design is placed in a 1D-array configuration for electrical beam-steering in one plane, and beam-switching in the orthogonal plane. The two antennas are simulated using CST Microwave Studio. / I det här arbetet föreslås en metod för att reducera skanningen av strålnings-riktningen i helt metalliska läckande-vågantenner. Dess applicerbarhet till hög-frekventa, direktiva, basstationsantenner i framtida kommunikationsnätverk är indikerad. Antennen består av en "gap"-vågledare, där den fundamentala moden tillåts läcka genom att den ena sidoväggen tagits bort. Läckaget varieras längs strukturen för att minska sidlobs-nivån och ett konstant strålningsfält uppnås genom att låta den läckta energin brytas genom en dispersiv prism-lins. Vågledaren formas som en fåra, brevid vilken, på ena sidan, tre rader av glidsymmetriska håliga EBG-strukturer placeras för att undertrycka propagering av vågor i den riktningen, och på andra sidan, en enstaka rad av vertikala, fyrkantiga, pinnar placeras, vilkas höjd är skräddarsydd för optimalt läckage. Bakom den enstaka raden med pinnar placeras prism-linsen. Linsen består av flera rader av lika stora, jämnt fördelade, vertikala fyrkantiga pinnar. Frekvensberoendet hos den fundamentala TE10-moden i vågledaren motverkas av det omvända frekvensberoendet i linsen och ett stabilt strålningsfällt (<1 grad skanning) uppnås med 20% bandbredd. Två antenner realiseras, båda med centerfrekvensen 60 GHz. Den första designen är optimerad för en enkel stråle, så att nästan 90% effektivitet och mindre än -20 dB sidlober uppnås över hela bandet. Den andra designen är optimerad för att tillåta två direktiva strålar, samtidigt eller enskilt. Den andra designen staplas också för att forma en 1-dimensionell gruppantenn, vilket tillåter elektrisk utstyrning i ett plan, och strålningsväxling i det ortogonala planet. De två antennerna simuleras med hjälp av CST Microwave Studio.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-244458 |
| Date | January 2019 |
| Creators | Dahlberg, Oskar |
| Publisher | KTH, Elektroteknisk teori och konstruktion |
| 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 ; 2019:52 |
Page generated in 0.0016 seconds