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Università di Pisa Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni Misure su un prototipo di array di antenne in microstriscia.

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Presentazione sul tema: "Università di Pisa Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni Misure su un prototipo di array di antenne in microstriscia."— Transcript della presentazione:

1 Università di Pisa Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni Misure su un prototipo di array di antenne in microstriscia per applicazioni UMTS Anno accademico 2005/ 2006 Candidato: Emanuele Giorgi Tirocinio svolto presso: RTW - Ride The Wave Relatori: Prof.. P. Nepa Ing. A. Armogida

2 Progetto del Dip. Ing. Informazione per Selex Communications Assemblaggio di due prototipi - specifiche di progetto - ottimizzazione Aggiornamento del programma (LabVIEW) Misura dei parametri S Misura dei diagrammi di irradiazione Misura del guadagno Lavoro svolto:

3 Descrizione DellAntenna Array 4x4, +/- 45° Bande operative UMTS I, ISM, UMTS II Circuito stampato (PCB) Elementi radianti (i patch metallici) Piano metallico Componenti che costituiscono lantenna

4 Sito di misura e strumentazione Camera Semi-anecoica - Efficacia di schermatura ~100dB da 100Khz a 18Ghz - Rivestimento interno: Ferriti e coni assorbenti Analizzatore Vettoriale di Reti (VNA) - Connessione GPIB Posizionatore a singolo asse - Rotazione 360°, risoluzione 0,02° - Connessione GPIB Sito Di Misura Strumentazione:

5 Programma LabVIEW (1/3) Controllo combinato dei due strumenti di misura Salvataggio su PC dei dati acquisiti Funzioni del programma: Controllo della strumentazione in camera Lavoro di tirocinio: - Verifica dei moduli non funzionanti - Implementazione di Calibrazione e Step Variabile

6 Programma LabVIEW (2/3) Pannello Frontale del VNA: Freq. Start e Stop Averaging Smoothing Selezione parametro S Grafico qualitativo Calibrazione

7 Programma LabVIEW (3/3) Impostazione intervallo angolare (variabile) Velocità Indicatore posizione corrente Pannello Frontale del Posizionatore:

8 Misura parametri S (1/3) ROS (Return Loss) – S11 dal VNA Isolamento Co-Polare – S12 dal VNA Isolamento Cross-Polare – S12 dal VNA Specifiche: tutto al di sotto dei –10dB Ottimizzazione : Misure con variazioni: - Distanza tra PCB e piano metallico - Dimensione dei Patch superiori - Air Gap tra i Patch Assemblaggio del Prototipo II Assemblaggio di una sola colonna

9 Misura parametri S (2/3) Misure effettuate al banco su entrambi i prototipi Calibrazione VNA Carichi adattati (50 ) alle porte non utilizzate Esempio Grafici (RL UMTS I, Prot. I – Prot. II)

10 Misura parametri S (3/3) Risultati Conclusioni sul Prototipo II - Isolamenti simili al Prototipo I - RL migliore, meno fluttuante, sempre sotto a –10dB Fasi successive Prototipo II RL a - 45° : al di sotto dei –10db nel Pr. II, supera la soglia nel Pr. I RL a +45° : efficacemente sotto la soglia Isolamenti Co e Cross- Polari: - Molto al di sotto dei –10dB - Isolamento Cross-Polare un po alto in UMTS II

11 Diagrammi di irradiazione (1/3) Setup del sito Misure effettuate in camera Calibrazione VNA Puntamento delle antenne Antenna RX: Standard Gain Horn Livella a bolla e puntatore Laser Puntamento elettrico Antenna TX : Array Distanza : 5m ( λ ~ 15 2GHz) Altezza : 170 Cm VNA esterno

12 Diagrammi di irradiazione (2/3) Piano delle Misure Broadside / - Azimut / Elevazione, Co e Cross Polare Beamforming / - Azimut Co-Polare, +15° / –30° - Utilizzo di 4 sfasatori Risultati BroadSide HPBW intorno a 18°~22° SLL inferiori ai –13dB Isolamenti Cross-Polari intorno ai –13 ~ –15dB

13 Diagrammi di irradiazione (3/3) Problemi in Down-Link UMTS II in elevazione : Risultati Beamforming - Forte asimmetria +12° in UMTS I e +14° in UMTS II Risultati più variabili, da –25° a –35° Beamforming a +15° : Beamforming a –30° : Verifica con connettori ruotati di 180°

14 Misure di Guadagno Metodo delle tre antenne: 3 misure Grafici risultanti UMTS I : 16 ~ 18 dB ISM, UMTS II : +17dB fino a 2.5 GHz Decadimento (+ 8dB a 2.7 GHz ) Array 4x4 (Prototipo II) 2 antenne a singolo elemento

15 Conclusioni Durante il tirocinio è stata assemblata e misurata lantenna Proposta versione ottimizzata (incremento prestazioni ROS) Lantenna (ottimizzata) rispetta le specifiche di progetto - Buono il Beamforming dell Array Problema: - Asimmetria diagramma elevazione in Down Link UMTS II Il Programma LabVIEW ha ottimizzato e velocizzato il lavoro


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