Broadly tunable self-oscillating antenna based on negative immittance conversion

disertacija

• Naslov (hrvatski): Širokopojasno ugodiva samooscilirajuća antena temeljena na negativnoj pretvorbi imitancije
• Autor: Leo Vincelj
• Mentor: Silvio Hrabar (mentor)
• Član povjerenstva: Silvio Hrabar (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet elektrotehnike i računarstva; (Zavod za komunikacijske i svemirske tehnologije); Zagreb
• Datum i država obrane: 2021, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Elektrotehnika
• Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC): 621.3 - Elektrotehnika

Sažetak

The thesis deals with the investigation of the concept of a broadly tunable self-oscillating antenna (antenna-transmitter). Such an antenna is based on immittance conversion of a first electromagnetic (EM) radiator into its 'negative image'. This ‘negative image’ is further connected to a second, identical EM radiator, creating a frequency agile self-oscillating system. Expected application of such an antenna system is related to future self-oscillating reflective metasurfaces. The basic electronic circuit used in described self-oscillating antenna is a negative impedance converter (NIC). Therefore, NIC’s behaviour in the case of both ideal and realistic active elements, as well as EM radiators, is analysed both analytically and numerically. The analysis is focused on the influence of dispersion and non-linearity. Analytical models of NIC are derived in order to investigate the influence of non-idealities on the NIC input immittance. Analytical results were verified by measurements on the experimental demonstrators. Demonstrators comprise a NIC based on ultra-fast operational amplifiers, and crossed dipoles or elemental Huygens' EM radiators. Measurement results revealed the tuning range of 1:3 for the prototype with dipole-like antennas, and 1:2 for the prototype with Huygens' radiators. Finally, the implementations of various additional features such as injection locking and modulation, were discussed.

Sažetak (hrvatski)

U radu je istražen koncept širokopojasno ugodive samooscilirajuće antene (antene-odašiljača). Takva antena temelji se na pretvorbi imitancije prvog elektromagnetskog (EM) radijatora u njegovu 'negativnu sliku'. Ta 'negativna slika' radijatora je zatim spojena na drugi identični EM radijator, stvarajući tako širokopojasno ugodivi samooscilatorni prilagođeni sustav. Očekivana primjena navedenog antenskog sustava je u budućim samooscilirajućim rekonfigurabilnim metapovršinama. Kako je osnovni sklop korišten u samooscilirajućoj anteni negativni pretvornik impedancije (NIC), analitički i numerički je istražen njegov rad u slučaju idealnih i realnih aktivnih elemenata, s posebnim naglaskom na utjecaj disperzije i nelinearnosti. U svrhu toga izveden je matematički model NIC-a i napravljena analiza utjecaja neidealnosti na ulaznu imitanciju. Također, napravljen je dizajn te su provedene numeričke simulacije elektromagnetskih radijatora korištenih u samooscilirajućem sustavu. Rezultati teorijske analize verificirani su mjerenjima na eksperimentalnim demonstratorima, odnosno prototipima. Demonstratori su temeljeni na negativnom pretvorniku impedancije sa ultra-brzim operacijskim pojačalima te ukrižanim dipolu sličnim antenama, odnosno Huygensovim elementarnim EM radijatorima. Ostvaren je raspon ugađanja frekvencije od 1:3 u slučaju dipolu sličnih antena te 1:2 u slučaju Huygensovih antena. Razmatrana je mogućnost modulacije i sinkronizacije samooscilirajuće antene vanjskim radiofrekvencijskim izvorom.

• Ključne riječi: negative impedance converter; non-Foster networks; self-oscillating antenna; dispersion; non-linearity; Huygens’ radiator
• Ključne riječi (hrvatski): negativni pretvornik impedancije; nefosterovske mreže; samooscilirajuća antena; disperzija; nelinearnost; Huygensova antena
• Jezik: engleski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:094207
• Studijski program: Naziv: Elektrotehnika; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: poslijediplomski znanstveni (doktorski); Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti (dr. sc.)
• URL zapisa u katalogu: http://lib.fer.hr/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=52330
• Vrsta resursa: Tekst
• Opseg: x, 134 str.
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2022-03-09 14:56:41