Σχεδίαση εκτυπωμένων κεραιών MIMO κατάλληλων για ασύρματα δίκτυα νέας γενιάς

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σκοπό την μελέτη και την ανάλυση κεραιών MIMO για ασύρματα δίκτυα νέας γενιάς 5G. Η μελέτη περιλαμβάνει καλή γνώση θεωρίας στοιχειοκεραιών και επιπλέον εξοικείωση με το λογισμικό CST-STUDIO για την προσωμείωση της κεραίας. Το πρώτο κεφάλαιο ξεκινά με βασικές παραμέτρους των κεραιών, όπως τα χαρακτηριστικά ενός διαγράμματος ακτινοβολίας, το κέρδος, η κατευθυντικότητα είναι έννοιες που θα πρέπει κάποιος να γνωρίζει για την υλοποίηση μιας τέτοια είδους κατασκευής. Το δεύτερο κεφάλαιο αφορά της στοιχειοκεραίες που είναι βασικό κομμάτι της διπλωματικής εργασίας. Είναι φανερό πως οι στοιχεοκεραίες είναι το επίκεντρο για την δημιουργία ασυρμάτων δικτύων νέας γενιάς διότι μπορούν να σαρώνουν και στις τρεις διαστάσεις του χώρου. Επιπλέον γίνεται περιγραφή και άλλων στοιχειοκεραιών όπως η ευρύπλευρη και η ακροπυροδοτική στοιχειοκεραία καθώς και η ανάλυση σε πίνακες για διάφορους υπολογισμούς. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγή για μικροταινιακές κεραίες και τους διάφορους τρόπους τροφοδοσίας τους. Είναι φανερό ότι μια τέτοια είδους κατασκευή έχει αρκετά πλεονεκτήματα σε συστήματα επικοινωνιών υψηλών αποδόσεων διότι είναι χαμηλού προφίλ, χαμηλού βάρους, με σύγχρονη τεχνολογία τυπωμένων κυκλωμάτων. Το τέταρτο κεφάλαιο αφορά τις ασύρματες επικοινωνίες και τους διάφορους τρόπους μετάδοσης του ηλεκτρομαγνητικούς κύματος από το πομπό στον δέκτη. Επίσης γίνεται περιγραφή της πολυδιαδρομικής διάδοσης, των συστημάτων κεραιών MIMO, της τεχνικής μετάδοσης OFDM και την λειτουργεία των έξυπνων κεραιών μέσω αλγορίθμων. Το τελευταίο κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας αποσκοπεί στην δημιουργία μιας στοιχειοκεραίας 4Χ4 στα 5GHz με τετράγωνα μικροταινιακά στοιχεία. Αρχικά εξετάζεται ως μεμονωμένο στοιχείο και ύστερα ως στοιχεοκεραία αναλύωντας της S-παραμέτρους και το διάγραμμα ακτινοβολίας. Επίσης κατασκευάζεται το δίκτυο τροφοδοσίας και γίνεται τοποθέτηση phase shifters για την περιστροφή του λοβού ακτινοβολίας ως προς οποιαδήποτε κατεύθυνση και έτσι να θεωρηθεί κεραία MIMO. Η κατασκευή γίνεται σύμφωνα με το λογισμικό CST-STUDIO.