Тема:“Диаграма на излъчване на плазмена

антена”

Йордан Стефанов Дервишев

фак. № 360107

Дипломна работа

Софийски университет Св. Кл. Охридски

Физически факултет

Магистърска програма “Безжични мрежи и устройства”

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

Рефлекторни плазмени антени

Плазмени антени с изтичащи въллни

Плазмени антени с повърхнинни вълни

SMART плазмени антени

Видове плазмени антени

)(

2

1'''

jp

rj

rr

0

2

m

een

p

00

0

Сигнала се отразява от плазмата

Радиовълната се поглъща от плазмата

Радиовълната преминава през плазматаf 2

eue

enj

Видове плазмени антени

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.

Плазмени антени с повърхнинни вълни

Напречна плазмена антена с повъхнинни вълни на честотаf = 2.45 GHz

Видове плазмени антениSMART 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

3-D изглед

Изглед отгоре

Изглед отстрани

Близък план на жилото Възбуждане на разряд

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 C

2 mm2,96 mm

0,45 mm

15,85 mm

Резултати Диаграма на излъчване на симетрична плазмена антена

Абсорбирана

мощност:

0.787 W

Излъчена мощност: 0.347 W

КПД: 0.44

0P

P Коефициент на полезно действие

Резултати Диаграма на излъчване на монополна плазмена антена

Абсорбирана

мощност:

0.622 W

Излъчена мощност: 0.2 W

КПД: 0.322

0P

P Коефициент на полезно действие

Резултати

Начална позиция: 0 mm

Крайна позиция : -14 mm

Среда: -6.775 mm

Параметризиране на позицията на възбуждане на плазмата

Интервал на отместването: 0 mm ÷ 14 mm, стъпка 0.02 mm

Влияние на мястото на възбуждане

Метод на двете антени

Метод на трите антени

Сравнителен метод

Сканиращ метод

Методи за измерване на антени

16Fr

t

rdB P

PRG 1010 log10

4log20

2

1

GS

AUTdBGSdBAUT P

PGG 10,, log10

k

t

rjdBidB P

PRGG

1010 log104

log20

Далечна зона

Методи за измерване на антениСканиращ метод

Подвижна платформа

Измервана антена

Стационарна платформа

Измервана антенаПозиция на измервателната антена

Опитна постановка и резултати

Измерена диаграма на излъчване

Схема на опитната постановка

f = 2.45 GHz

HF 38B RFAnalyzer

800 MHz – 2500 MHz

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

Заключение

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