Mutual coupling calibration of antenna arrays for direction-of-arrival estimation
Geliş-açısı kestirimi için anten dizilerinin müşterek bağlaşım kalibrasyonu
- Tez No: 305767
- Danışmanlar: PROF. DR. T. ENGİN TUNCER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Anten dizisi, geliş-açısı kestirimi işleminin vazgeçilmez bir parçasıdır. Dizilerde bulunan birçok hata kaynağı, kestirim sonuçlarının doğruluğunu düşürmektedir. Anten elemanları arasındaki müşterek bağlaşım etkisi, bir anten dizisindeki temel hata kaynaklarından biridir ve her anten dizisinde düzeltilmesi gereklidir. Bu tezde, anten dizilerindeki müşterek bağlaşım etkisinin karakterizasyonu için sistematik bir yaklaşım sunulmaktadır. Bu kapmsamda, kalibrasyon ölçüm sayısının azaltılması için bir ölçüm azaltma yöntemi (ÖAY) önerilmektedir. Bu yeni yöntem, eşyönlü antenler için kalibrasyon ölçüm sayısını önemli ölçüde azaltmaktadır. ÖAY kullanılması durumunda, tekdüze dairesel diziler için bir tek kalibrasyon ölçümünün yeterli olduğu gösterilmiştir. Yöntem, eşyönlü olmayan antenlerde uygulanmak üzere genişletilmiştir. Tek bir kalibrasyon matrisinin, eşyönlü olmayan antenlerden oluşan dizilerdeki müşterek bağlaşım etkisini modellemek için yeterli olmadığı gösterilmiştir. Bu nedenle, eşyönlü olmayan antenlerden oluşan diziler için, müşterek bağlaşım kalibrasyonunun açısal sektörler kullanılarak yapıldığı bir sektörlü yaklaşım önerilmiştir. Müşterek bağlaşım problemi, kusursuz elektriksel iletken bir plaka üzerinde duran anten dizileri için de incelenmiştir. Bu durumda, plakadan gelen yansımalar, anten elemanlarında kazanç/faz uyuşmazlıklarına yol açmaktadır. Bu kapsamda, müşterek bağlaşım ve kazanç/faz uyuşmazlığının, bir tek bileşik kalibrasyon matrisi kullanarak birlikte modellendiği bir bileşik matris yaklaşımı önerilmiştir. Önerilen yöntemler, Çoklu Sinyal Sınıflandırma (Multiple Signal Classification, MUSIC) algoritması ile yapılan geliş-açısı kestirimindeki doğruluk miktarları kullanılarak değerlendirilmiştir. Kalibrasyon ölçümleri, nümerik elektromanyetik simülasyon aracı olan FEKO kullanılarak yapılmıştır. Değerlendirme sonuçları, önerilen yöntemlerin anten dizilerinde müşterek bağlaşım kalibrasyonunu etkin bir biçimde yapabildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
An antenna array is an indispensable portion of a direction-of-arrival (DOA) estimation operation. A number of error sources in the arrays degrade the DOA estimation accuracy. Mutual coupling effect is one of the main error sources and should be corrected for any antenna array. In this thesis, a system theoretic approach is presented for mutual coupling characterization of antenna arrays. In this approach, the idea is to model the mutual coupling effect through a simple linear transformation between the measured and the ideal array data. In this context, a measurement reduction method (MRM) is proposed to decrease the number of calibration measurements. This new method dramatically reduces the number of calibration measurements for omnidirectional antennas. It is shown that a single calibration measurement is sufficient for uniform circular arrays when MRM is used. The method is extended for the arrays composed of non-omnidirectional (NOD) antennas. It is shown that a single calibration matrix can not properly model the mutual coupling effect in an NOD antenna array. Therefore, a sectorized calibration approach is proposed for NOD antenna arrays where the mutual coupling calibration is done in angular sectors. Furthermore, mutual coupling problem is also investigated for antenna arrays over a perfect electric conductor plate. In this case, reflections from the plate lead to gain/phase mismatches in the antenna elements. In this context, a composite matrix approach is proposed where mutual coupling and gain/phase mismatch are jointly modelled by using a single composite calibration matrix. The proposed methods are evaluated over DOA estimation accuracies using Multiple Signal Classification (MUSIC) algorithm. The calibration measurements are obtained using the numerical electromagnetic simulation tool FEKO. The evaluation results show that the proposed methods effectively realize the mutual coupling calibration of antenna arrays.
Benzer Tezler
- Doğrusal anten dizilerinde ortak bağlaşım durumunda uyarlanır huzme oluşturma yöntemlerinin karşılaştırılması
Comparison of adaptive beamforming methods in the presence of mutual coupling of linear antenna arrays
CİHAD SİNAN ATEŞAVCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SULTAN ALDIRMAZ ÇOLAK
- Direction finding in the presence of array imperfections, model mismatches and multipath
Dizilim kusurları, model uyuşmazlıkları ve çok-yollu yansımaların olduğu durumda yön bulma
AHMET MUSAB ELBİR
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TEMEL ENGİN TUNCER
- Performance analysis of direction-of-arrival estimation algorithms in the presence of array imperfections and multipath for different antenna array geometries
Geliş açısı kestirim algoritmalarının farklı anten dizini geometrileri, çokyolluluk ve idealden uzak anten dizileri durumunda performans analizi
MUSTAFA ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TEMEL ENGİN TUNCER
- Calibration of uniform circular arrays
Dairesel dizi antenlerde kalibrasyon
BUKET AYKANAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. SENCER KOÇ
- Mikroşerit yansıtıcı dizi antenler
Microstrip reflectarray antennas
GÖKHAN KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ GÜNEŞ