Electronic beam steering and polarization agile planar antennas in liquid crystal technology
Sıvı kristal teknolojisinde elektronik ışın yönlendirme ve polarizasyonu değiştirilebilen düzlemsel antenler
- Tez No: 784540
- Danışmanlar: PROF. DR. ROLF JAKOBY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Technische Universität Darmstadt
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Haberleşme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 177
Özet
Modern kablosuz iletişim sistemlerinde, yüksek performanslı, çok işlevli, uygun maliyetli ve kompakt cihazlara yönelik önemli bir talep vardır. Bu bağlamda, antenler sistem performansı, maliyet ve kompaktlık üzerinde etkisi olan kritik ve hatta sınırlayıcı bileşenlerdir. Sistem performansı ile ilgili olarak, bir antenin yeniden yapılandırılabilirliği, değişen ortam ve sistem gereksinimlerine göre antenin karakteristiğinin uyarlanmasını sağladığından önemli bir konudur. Örneğin, otomobiller gibi mobil terminallerde, yeniden yapılandırılabilirlik, mobil terminali istenen bir noktaya, örneğin bir uyduya güvenilir bir şekilde bağlayan hüzme tarama veya hüzme oluşturan bir anten anlamına gelir. Böylece anten, araç içi internet erişimi ve uydu televizyon alımı sağlayabilir. Bir iletişim sisteminin maliyet etkinliği göz önüne alındığında, yüksek güvenilirlik ve verim ile birlikte düşük üretim maliyetleri gerektiren ayarlanabilir cihazlar için yeni teknolojiler gerekli. Modern ve hatta geleceğin iletişim sistemleri hedefleniyorsa, seçilen bir teknolojinin daha yüksek mikrodalga frekanslarına, özellikle de 10 GHz'den daha yüksek frekanslara uygulanabilirliği ek bir kriterdir. Teknolojik yaklaşımlar arasında radyo frekansı mikroelektromekanik sistemleri (RF MEMS), yarı iletken çözümler ve baryum-stronsiyum-titanat (BST) gibi ferroelektrikler bulunmaktadır. Bir diğer yaklaşım ise optik dışında sıvı kristal (LC) malzemenin kullanılmasıdır. LC, bağıl geçirgenlik açısından ayarlanabilirlikle sonuçlanan anizotropik bir malzemedir. Adından da anlaşılacağı gibi, malzeme sıvı gibi akabilir, bu da yüzey sabitleme veya harici elektrik veya manyetik önyargı alanları kullanarak moleküllerin yönelimini kontrol etmeyi sağlar. Aslında bu, LC'leri ayarlanabilir malzemeler olarak kullanmak için gereklidir. BST malzemesinin aksine, LC malzemesinin dielektrik kaybı, artan frekansla birlikte azalır ve genellikle 10 GHz'in üzerinde yüksek performansa sahiptir. Bir diğer gereksinim olan haberleşme sisteminin kompaktlığı ise antenin düşük profilli olmasına bağlıdır. Aslında, anten profili seçilen teknolojiye ve anten konseptinin ne kadar yenilikçi tasarlandığına bağlıdır. Bu tez, LC ekran teknolojisinde gerçekleştirilen ve en son teknolojiyi daha da ileriye taşıyan yeniden yapılandırılabilir düzlemsel antenleri sunmaktadır. Antenler, elektronik demet yönlendirme veya polarizasyon degisikligi anlamında yeniden yapılandırılabilirlik özelliğine sahiptir. Yeni değişken gecikme hatları, eş düzlemli dalga kılavuzu, yarık ve mikroşerit hat teknolojileri de dahil olmak üzere çok katmanlı düzlemsel veya basılı iletim hattı teknolojilerinde sistematik olarak incelenmiştir. Aslında bu iletim hatları, içi boş dalga kılavuzu topolojilerinden sistemsel olarak daha yüksek kayıplara sahiptir, ancak düzlemsellikleri nedeniyle sistemsel olarak düşük profillidirler ve otomatik üretim teknikleri kullanılarak hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilirler. Bu nedenle, istenen anten yeniden yapılandırılabilirliğinin yanı sıra düzlemsellik ve düşük profilli estetik görünüm özelliklerine sahip yenilikçi anten konseptleri önerilmektedir. Bu antenler, endüstrileşmiş LC ekran teknolojisinin mikrodalga cihazlar için uyarlanmasıyla gerçekleştirilir. Bu sayede, antenler daha büyük boyutlarda bile ölçeklendirilse, düşük üretim maliyetleri elde edilir.
Özet (Çeviri)
In modern wireless communication systems, there is a remarkable demand for high performance, multi-functional, cost-effective and compact devices. In this context, antennas are critical or even limiting components having impact on system perfor- mance, cost and compactness. Regarding the system performance, reconfigurability of an antenna is a key issue since it enables adapting antenna's characteristic with changing environment and system requirements. For example, in mobile terminals such as automobiles, the reconfigurability refers to beam scanning or a beam forming antenna, which connects the mobile terminal reliably to a desired point, e.g. to a satellite. Hence, the antenna can provide on-board internet access and satellite television reception. Considering cost-effectiveness of a communication system, emerging technologies for tunable devices are of interest, which require low manufacturing costs together with high reliability and yield. Additional requirement is applicability of a chosen technology to higher microwave frequencies, especially forfrequencies higher than 10 GHz, if modern or even future communication systems are targeted. Technological approaches include radio frequency microelectromechanical systems (RF MEMS), semiconduc- tor solutions and ferroelectrics such as barium-strontium-titanate (BST). Another approach is the usage of liquid crystal (LC) material beyond optics. LC is an anisotropic material resulting in tunability in terms of the relative permittivity. As its name suggests, the material can flow like liquid, which allows controlling the orientation of the molecules by using surface anchoring or external electric or magnetic bias fields. Indeed, this is necessary to exploit LCs as tunable materials. In contrast to BST material, the dielectric loss of the LC material, decreases with an increasing frequency, having high performances generally above 10GHz. The other requirement that is the compactness of a communication system is subject to antenna's low profile. In fact, the antenna profile depends on a chosen technology and also how innovatively an antenna concept is designed. This thesis presents reconfigurable planar antennas realized in LC display technology, which advances the state-of-the-art further. The antennas feature reconfigurability in sense of electronic beam steering or polarization agility. Novel variable delay lines are studied systematically in multilayer planar, or printed, transmission line technologies, including coplanar waveguide, slot- and microstrip line technologies. Indeed, these transmission lines feature system-inherently much higher losses than hollow waveguide topologies, but because of their planarity, they are system-inherently low-profile and they can be realized rapidly by utilizing automated manufacturing techniques. Therefore, innovative antenna concepts are proposed, featuring a desired antenna reconfigurability as well as planarity and aesthetic appearance with a low profile. These antennas are realized by adapting the industrialized LC display technology for microwave devices. This leads to low manufacturing costs, if the antennas are even scaled in larger sizes.
Benzer Tezler
- Beam steerable meanderline antenna using varactor diodes and reconfigurable antenna designs by MEMS switches
Varaktör diyotlu ışın hüzmesi yönlendirilebilen sur biçimli anten ve MEMS anahtarlarla ayarlanabilir anten tasarımları
NİHAN GÖKALP
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. H. ÖZLEM AYDIN ÇİVİ
- Transmitter optimization for mobile wireless power transfer (WPT) applications
Mobil kablosuz güç aktarımı uygulamaları için verici optimizasyonu
GÜVEN EYLEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALAAELDEEN BARAKAT AHMED ELROUBY
- X-bantta Minkowski yansıtıcı dizi anten analiz ve tasarımı
Minkowski reflectarray analysis and design at X-band
ENDER ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİRSEN SAKA TANATAR
- Electronic beam scanning by a vectically magnetized ferrite slab
Dikey manyetize edilmiş ferit dilim ile elektronik demet taraması
ÖZLEM AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
1992
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF. DR. ALTUNKAN HIZAL
- Comparative design of millimeter wave RF-MEMS phase shifters
Milimetre dalga'da karşılaştırmalı RF-MEMES faz kaydırıcı tasarımı
ENİS KOBAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR