Софийски университет Св. Кл. Охридски Физически факултет

Магистърска програма “Безжични мрежи и устройства”

Дипломна работа

Тема:

“Диаграма на излъчване на плазмена антена”

Йордан Стефанов Дервишев фак. № 360107

Мотивация

Преимущества на плазмените антени  Възможности за работа в широк честотен обхват – 10MHz ÷ 60GHz;   Кратко време за включване и изключване - < 400ns; Възможност за големи скорости за предаване на данни – 7 Gbps;     Когато антената е изключена тя е радиопрозрачна; Липса на звънене и трудно засичане от радари; Възможност за електронен контрол на параметрите; Компактни размери и ниска маса; Цел Симулиране на реална плазмена антена с напречно на капилярката възбуждане на повърхнинни вълни и изследване на диаграмата и на излъчване.

Съдържание

1.

Основни параметри на антените 2.

Видове вибраторни антени 3.

Плазма и видове плазмени антени 4.

Методи за измерване на диаграма на излъчване на антени 5.

Симулация на плазмена антена с Ansoft HFSS 6.

Измерване на диаграма на излъчване на плазмена антена

Видове плазмени антени

    Рефлекторни плазмени антени Плазмени антени с изтичащи въллни Плазмени антени с повърхнинни вълни SMART плазмени антени    0  0   0 Сигнала се отразява от плазмата Радиовълната се поглъща от плазмата Радиовълната преминава през плазмата 

r

  '

r



j



r

''  1   (   2

p



j

 ) 

p



n e m



e

2 0   2 

f j

 

en e u e

Видове плазмени антени

Плазмени антени с повърхнинни вълни Повърхнинните вълни се разспространяват на границата между две среди Плазмената антена е създадена с един сигнал.

Част от сигнала създава плазма и част се излъчва.

Получава се режим на стояща вълна който е много по-ефективен.

Напречна плазмена антена с повъхнинни вълни на честотаf = 2.45 GHz

    

Видове плазмени антени

SMART плазмени антени  Преимущества Насочен или ненасочен режим; Селективно нулиране на интерференцията; Компактна апертура; Електронно насочване на лъча в една или много посоки; Компакнти размери и ниско тегло; Поддръжка на MIMO;

Модел на симулацията

Размери на стъклената капилярка:  дължина: 15.85 mm;    външен диаметър: 2.96 mm; вътрешен диаметър: 2 mm; дебелина на стената: 0.48 mm.

Части на коаксиалната линия:  (A) подаване на сигнал;   (B) възбудител на повърнинни вълни; (C) съгласуване.

A B 15,85 mm Изглед отгоре C 3-D изглед Изглед отстрани 2,96 mm 2 mm 0,45 mm Близък план на жилото Възбуждане на разряд

Резултати

Диаграма на излъчване на симетрична плазмена антена  

P



P

0 Коефициент на полезно действие Абсорбирана мощност: Излъчена мощност: КПД: 0.787 W 0.347 W 0.44

Резултати

Диаграма на излъчване на монополна плазмена антена  

P



P

0 Коефициент на полезно действие Абсорбирана мощност: Излъчена мощност: КПД: 0.622 W 0.2 W 0.322

Резултати

Влияние на мястото на възбуждане Параметризиране на позицията на възбуждане на плазмата Интервал на отместването: 0 mm ÷ 14 mm, стъпка 0.02 mm Начална позиция: 0 mm Среда: -6.775 mm Крайна позиция : -14 mm

   

Методи за измерване на антени

Метод на двете антени Метод на трите антени Сравнителен метод Сканиращ метод

G dB

 1 2    20 log 10 4 

R

  10 log 10  

P r P t

    

G AUT

,

dB



G GS

,

dB

 10 log 10  

P AUT P GS

 

G idB



G jdB

 20 log 10 4 

R

  10 log 10  

P r P t

 

r F

 16  Далечна зона

Методи за измерване на антени

Сканиращ метод Измервана антена Позиция на измервателната антена Измервана антена Подвижна платформа Стационарна платформа

f = 2.45 GHz

Опитна постановка и резултати

Схема на опитната постановка HF 38B RF Analyzer 800 MHz – 2500 MHz Измерена диаграма на излъчване

Заключение

    Симулирана е плазмена антена със симулатор Ansoft HFSS При възбуждане в средата на плазмената антена може да бъде достигната ефективност до 85%.

От получените диаграми на излъчве на симулирана симетрична плазмена антена може да се заключи, че излъчването е подобно на метална антена.

Полученият резултат за измерената диаграмата на излъчване на реална плазмена антена е близък до симулираните диаграми на излъчване

Благодаря за вниманието

Плазмена антена на твърдотелна подложка PSiAn (Plasma Silicon Antenna) Приложения:  Small Cell Backhaul at V-band (60GHz);   Gigabit Wireless LAN (e.g. WiGig - 1 ÷ 7 Gbps); Intelligent transport systems (ITS) at 63GHz;  Vehicle radar (77GHz); На разположение през 2013-14 година