Tunable antenna with out of band filtering
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2024-01-22
Department
Major/Subject
Radiotiede ja -tekniikka
Mcode
ELEC3051
Degree programme
Master’s Programme in Electronics and Nanotechnology (TS2013)
Language
en
Pages
64
Series
Abstract
Modern software defined radios operate over a very wide frequency range, starting from tens of megahertzes and going up to gigahertzes. This wide frequency range sets challenges for antennas. Big antennas or multiple antennas on a small device sets for example usability challenges and on the other hand an one-antenna solution sets challenges to achieve satisfying performance throughout the entire operating band. The main target of the thesis is to present a novel, light and wideband antenna solution for manpack or handheld radios in tactical communications. This thesis shows with simulations and measurements a short, light and efficient active antenna which utilizes a tunable matching network to overcome the matching problem at VHF band for software defined radios. The purpose of this thesis is to design broadband monopole antenna and do research its various parts. The study consists of a monopole radiator, an impedance transformer, the load impedance of the radiator and matching networks. In order to achieve the goal of the work, simulations and measurements are made. The monopole antenna being designed in the work operates at a frequency of 30-512 MHz. Matching circuits are calculated for the simulation model and the measured prototype using MATLAB. There are a total of four matching circuits: VHF1, VHF2, UHF and the entire band. The simulation model is built and simulated with CST studio suite software. Antenna adjustments are simulated with CST wiring and measurements indoors due to the season. The gain of the antenna and the radiation pattern are measured on the measuring track used by Alaris Cojot Oy. The work is roughly divided into simulations and measurements and their comparison. The study deals with the parts of the antenna separately. The parts of the antenna are compared between the simulated and measured results. The results show a clear connection between the simulations and the measured result. The adaptation of the VHF1 high-frequency band has moved from what was originally intended in the design. The performance of the VHF2 frequency band meets the criteria between the simulated and measured results. When measuring the gain and radiation pattern, you could clearly see the interferences due to the measuring track.Nykyaikaiset ohjelmistoradiot toimivat erittäin laajalla taajuusalueella kymmenistä megahertseistä aina gigahertseihin saakka. Tämä laaja taajuusalue asettaa haasteita antenneille. Isot antennit tai useiden antennien antenniryhmät pienessä laitteessa esimerkiksi käytettävyyshaasteita ja toisaalta yhden antennin ratkaisut asettavat haasteita tyydyttävän suorituskyvyn saavuttamiseksi koko toimintakaistalla. Tämän opinnäytetyön päätavoitteena on esittää uudenlainen, kevyt ja laajakaistainen antenniratkaisu manpack tai kämmenradioihin taktisessa viestinnässä. Opinnäytetyössä esitetään simuloinnein ja mittauksin lyhyt, kevyt ja erittäin aktiivinen antenni, joka hyödyntää viritettävää sovituspiiriä VHF-kaistan sovitusongelman ratkaisemiseksi ohjelmistoradioille. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on suunnitella laajakaistainen monopoliantenni ja tutkia sen eri osia. Tutkimus koostuu monopolisäteilijästä, impedanssimuuntajasta, säteilijän kuormaimpedanssista sekä sovituspiireistä. Työn tavoitteen saavuttamiseksi tehdään simulaatioita sekä mittauksia. Työssä suunniteltava monopoliantenni toimii 30–512 MHz taajuudella. Sovituspiirit lasketaan simulaatiomallille ja mitatulle prototyypille MATLAB:lla. Sovituspiirejä on kaikkiaan neljä kappaletta: VHF1, VHF2, UHF sekä koko kaista. Simulaatiomalli rakennetaan ja simuloidaan CST studio suite -ohjelmistolla. Antennin sovitukset simuloidaan CST ohjelmistolla ja mittaukset sisätiloissa vuodenajan takia. Antennin vahvistus sekä säteilykuvio mitataan Alaris Cojot oy käytössä olevalla mittaradalla. Työ jakaantuu karkeasti simulaatioihin ja mittauksiin sekä niiden vertailuun. Tutkimuksessa käsitellään erikseen antennin osia. Antennin osista tehdään vertailua simuloidun ja mitatun tulosten välillä. Tuloksissa nähdään selvä yhteys simulaatioiden sekä mitatun tuloksen välillä. VHF1 taajuuskaistan sovitus on siirtynyt siitä mitä alun pitäen suunnittelussa oli tarkoitus. VHF2 taajuuskaistan suorituskyky täyttää simuloidun ja mitatun tuloksen välillä kriteerit. Vahvistusta ja säteilykuviota mitattaessa voitiin selvästi nähdä mittausradasta johtuvat interferenssit.Description
Supervisor
Holopainen, JariThesis advisor
Unkeri, JarkkoKeywords
radiation pattern, gain, matching network, impedance transformer