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 Hkghkhkghk Ùèùikpèù Candidato: Emanuele Giorgi Tirocinio svolto presso: RTW - Ride The Wave Relatori: Prof.. P. Nepa Ing. A. Armogida Anno accademico 2005/ 2006

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

Descrizione Dell’Antenna Array 4x4, +/- 45° Bande operative UMTS I, ISM, UMTS II Componenti che costituiscono l’antenna Circuito stampato (PCB) Elementi radianti (i patch metallici) Piano metallico

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

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

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

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

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 : Assemblaggio di una sola colonna Misure con variazioni: - Distanza tra PCB e piano metallico - Dimensione dei Patch superiori - Air Gap tra i Patch  Assemblaggio del Prototipo “II”

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)

Misura parametri “S” (3/3) Risultati 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 Conclusioni sul Prototipo II - Isolamenti simili al Prototipo I - RL migliore, meno fluttuante, sempre sotto a –10dB Fasi successive  Prototipo II

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

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

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

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

Conclusioni Durante il tirocinio è stata assemblata e misurata l’antenna Proposta versione ottimizzata (incremento prestazioni ROS) L’antenna (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