Modeliranje sprege između pravokutnih mikrotrakastih antena s parazitskim rezonatorom

disertacija

• Naslov (engleski): Mutual coupling modeling of rectangular microstrip antennas with parasitic resonator
• Autor: Radovan Zentner
• Mentor: Zvonimir Šipuš (mentor)
• Član povjerenstva: Juraj Bartolić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Zvonimir Šipuš (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Vesna Roje (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Dimitrije Ugrin-Šparac (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Milan Bajić (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: 2002-11-29, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Elektrotehnika; Radiokomunikacije
• Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC): 621.3 - Elektrotehnika

Sažetak

U radu je razrađena sprega između mikrotrakastih antena s parazitskim rezonatorom, izvedenih na proizvoljnoj planarnoj višeslojnoj dielektričnoj strukturi. Opisana je rigorozna metoda analize koja se sastoji od prikaza struje na mikrotrakastim antenama - patchevima (engl.-patch tj. zakrpa) kao linearne kombinacije baznih funkcija i numeričkog rješavanja integralne jednadžbe za električno polje pomoću metode momenata. Primjenjene su bazne funkcije definirane na čitavom patchu, a njihov izgled je temeljen na modelu patcha kao rezonatora. Elementi matrice metode momenata i pobudne matrice izračunati su u spektralnoj domeni, a svojstva Greenovih funkcija iskorištena su za pojednostavnjenje izraza koje je potrebno numerički izračunati. Detaljno je opisan postupak izračuna elemenata tih matrica, primjenjujući tehniku mijenjanja konture integracije kod računanja inverzne Fourierove transformacije. Izvedene su impedancijska i raspršna matrica za antenski niz i opisan je postupak računanja dijagrama zračenja pomoću Greenovih funkcija u spektralnoj domeni uz poznavanje amplituda baznih funkcija. Opisan je postupak sinteze širokopojasnih mikrotrakastih antena s parazitskim rezonatorom i na primjeru sinteze kružno polarizirane širokopojasne mikrotrakaste antene demonstrirana je pouzdana optimizacijska metoda - hibridni genetski algoritam. Razvijena programska podrška rabljena je za prikaz i analizu sprege širokopojasnih mikrotrakastih antena s parazitskim rezonatorom. Pronađena je mikrotrakasta antena s parazitskim rezonatorom optimalnih dimenzija, koja je zatim upotrebljavana kao antenski element u eksperimentalnom modelu niza. Provedena su opsežna mjerenja u E- i H-ravnini za deset različitih razmaka antenskih elemenata, u kojima je ustanovljena sprega dvije takve istovrsne antene, te su rezultati eksperimenta uspoređeni s proračunom. Zatim su analizirani doprinosi površinskih i prostornih valova na veličinu sprege. Razvijenom programskom podrškom također su analizirani slučajevi mjerenja sprege iz literature, te je prikazana usporedba izmjerenih i proračunatih vrijednosti. U svim slučajevima usporedbe proračuna i mjerenja uočena su dobra poklapanja u rezultatima.

Sažetak (engleski)

The thesis considers mutual coupling between microstrip antennas with parasitic resonator, embedded in arbitrary planar multilayer dielectric structure. A rigorous method of analysis is described, where patch currents are expanded as a linear combination of basis functions and then the electric field integral equation is solved using method of moments. Entire domain basis functions are used, and their distribution over patch corresponds to the cavity resonator model of the patch. Moment method matrix and excitation matrix elements are calculated in spectral domain, and the properties of the Green's function in spectral domain are used to simplify the expressions that are calculated numerically. The procedure for the calculation of these matrix elements, which uses contour path modification in complex plane when performing inverse Fourier transformation is given in detail. The impedance and scattering matrices of the antenna array are determined and the procedure of the gain pattern calculation is given, using Green's functions in spectral domain when the amplitudes of basis functions are known. The synthesis procedure of the broadband microstrip antennas with parasitic resonator is described, and the reliability of optimisation using hybrid genetic algorithm is demonstrated on an example of circularly polarised broadband microstrip antenna. The developed software is used to show and analyse the mutual coupling of broadband microstrip antennas with parasitic resonator. A broadband stacked microstrip antenna of optimised dimensions is found, and applied as an array element in the experimental model. Thorough measurements of mutual coupling between two such elements in both E- and H- plane are carried out, and the experimental results were compared with the results obtained by calculation. Furthermore, the contribution of surface and space waves to the magnitude of mutual coupling is analysed. Using developed software, some cases from literature with available data of mutual coupling measurements are analysed and the comparison between measured and calculated data is given. In all cases where comparison between measurements and calculation was performed, good agreement in the results was observed.

• Ključne riječi: Elektromagnetska sprega; mikrotrakaste antene; širokopojasne antene; Greenove funkcije; integralne jednadžbe; metoda momenata; višeslojne strukture; antenski nizovi
• Ključne riječi (engleski): Electromagnetic coupling; microstrip antennas; broadband antennas; Green's functions; integral equations; method of moments; layered media; antenna arrays
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:693524
• Studijski program: Naziv: Elektrotehnika; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: poslijediplomski znanstveni (doktorski); Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti (dr. sc.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Zatvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2019-04-30 10:22:32