search query: @keyword kalibrointi / total: 67
reference: 9 / 67
Author: | Mäkelä, Sampo |
Title: | Reflectarray for 120-GHz radar application - antenna element characterization with near-field measurements |
Heijastusryhmäantenni 120 GHz:n tutkasovellukseen - antennielementtien karakterisointi lähikenttämittauksin | |
Publication type: | Master's thesis |
Publication year: | 2014 |
Pages: | 73 s. + liitt. 11 Language: eng |
Department/School: | Radiotieteen ja -tekniikan laitos |
Main subject: | Radiotiede ja -tekniikka (S3012) |
Supervisor: | Räisänen, Antti |
Instructor: | Tamminen, Aleksi |
Electronic version URL: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201407012287 |
OEVS: | Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning CentreIn the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network. The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/ You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.
Logging on to the customer computers
Opening a thesis
Reading the thesis
Printing the thesis
|
Location: | P1 Ark Aalto 1599 | Archive |
Keywords: | reflectarray near-field measurements millimeter-wave waveguide calibration beam pattern measurements heijastusryhmäantenni lähikenttämittaus millimetriaalto kalibrointi säteilykuvion mittaus |
Abstract (eng): | This thesis presents the near-field measurements of a 120-GHz reflectarray (RA), which is developed to a short distance millimeter-wave radar application. The reconfigurable RA under development consists of 3700 coplanar patch antenna (CPA) elements, which are controlled by micro-electro-mechanical (MEMS) phase shifters. Static prototype RAs preceding the MEMS-controlled one are manufactured for measurements. The fundamentals of reflectarray design and analysis are described followed by an introduction of the main characteristics of the manufactured static reflectarrays. Beam patterns are measured at a 3-m distance and compared with the calculated ones. The plane-wave spectrum (PWS) and the diffraction efficiency of the reflectarray are determined with near-field imaging of the antenna aperture field. A reflection measurement method is developed for characterization of the individual antenna elements in the RA. The method has been modeled to validate the functionality of calibration and parameter extraction. The measured beam patterns are in a good agreement with calculations in beam width and direction, but the presence of a strong specular component was observed in the measured PWS. RAs suffer from over-etching, which increases the resonant frequency. It is estimated to be 132.7 GHz, where the level of the main beam is increased 7.4-8.7 dB compared to those measured with 120 GHz. The proposed reflection measurement method proved to be sufficient for distinguishing the differently tuned elements in both amplitude and phase. The measured phase shift of the reflection coefficient varies from 20 degrees to 190 degrees and the designed phase shift of 90 degrees is reached only with open-ended 195 µm and short-circuited 200 µm stubs. The measured diffraction efficiency is in range of 0.02-0.2 for differently tuned elements and it is in line with one calculated by a method based on computational back-propagation of the measured PWS. |
Abstract (fin): | Tämän diplomityön käsittelemä heijastusryhmäantenni, jota tutkitaan lähikenttämittauksin, on suunnitteilla 120 GHz:n lähialueen millimetriaaltotutkasovellukseen. Kehitteillä oleva sähköisesti keilaava heijastusryhmäantenni sisältää noin 3700 antennielementtiä, joita ohjataan mikrosähkömekaanisilla (MEMS) vaiheensiirtimillä. Ennen sähköisesti keilaavaa prototyyppiä antennista on valmistettu mittauksia varten staattiset versiot, joissa MEMS-vaiheensiirtimet on korvattu siirtojohdoilla, ja niiden pituutta muuttamalla aikaansaadaan sopiva vaiheensiirto. Sen toimintaperiaate, suunnitteluperusteet, analyysi ja valmistettujen antennien ominaisuudet on selitetty työn kirjallisuuskatsauksessa. Antennin säteilykuviot on mitattu kolmen metrin etäisyydeltä, ja niitä on verrattu laskennallisiin vastaaviin. Tasoaaltospektri ja diffraktiohyötysuhde on määritetty mittaamalla antennin apertuurikenttää lähietäisyydeltä. Yksittäisten antennielementtien karakterisointiin kehitetty heijastusmittausmenetelmä on mallinnettu kalibroinnin ja mitattujen parametrien erottelun varmistamiseksi. Mitatut säteilykuviot vastaavat hyvin laskennallisia keilanleveyden ja -suunnan osalta, mutta mitatussa tasoaaltospektrissä havaittiin voimakas peiliheijastuskomponentti. Valmistetuissa antenneissa ilmeni ylietsaantumista, mikä kasvattaa elementtien resonanssitaajuutta. Sen havaittiin kasvaneen noin 132.7 GHz:iin, missä pääkeilan amplitudi oli 7.4-8.7 dB:ä suurempi kuin 120 GHz:llä mitatuissa. Tutkittavalla heijastusmittausmenetelmällä onnistuttiin erottelemaan sekä amplitudi että suhteellinen vaiheensiirto erilailla viritetyille elementeille. Heijastuskertoimen vaiheensiirto sijoittuu 20 asteen ja 190 asteen välille ja suunniteltu 90 asteen vaiheensiirto saavutettiin vain avoimella piirillä päätetyllä 195 µm:n ja oikosuljetulla 200 µm:n siirtojohdolla. Mitattu diffraktiohyötysuhde vaihtelee 0.02:n ja 0.2:n välillä, mikä on linjassa tasoaaltospektristä holografisella projektiomenetelmällä määritetyn kanssa. |
ED: | 2014-08-03 |
INSSI record number: 49510
+ add basket
INSSI