Aktiivisen perhosdipoliantennin suunnittelu ja toteutus

Abstract

Tämän insinöörityön tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa aktiivinen perhosdipoliantenni, jolla voidaan vastaanottaa UHF-taajuuksilla lähetettyjä digitaalisia TV-lähetyksiä. Aktiiviseen antenniin kuuluu LNA-vahvistin (low noise amplifier), jolla vahvistetaan vastaanotettuja signaaleja. Suunnittelun ja toteutuksen tavoitteena oli käyttää olemassa olevia sovelluksia. Alussa tarkasteltiin erilaisten antennien ominaisuuksia, joilla on mahdollista vastaanottaa UHF-taajuuksilla lähetettyjä signaaleja. Tarkastelun kohteena oli myös Matlab- ja APLAC-sovellukset, joilla mahdollistettiin antennin ja vahvistimen optimointi määrätyille taajuuksille. Esittelyn tukena on kuvia ja kaavoja. Seuraavaksi tutustuttiin lähemmin antennin rakenteeseen ja ominaisuuksiin. Antennissa tarkasteltiin säteilykuviota, suuntaavuutta, vahvistusta ja polarisaatiota. Lopuksi insinöörityössä kerrotaan perhosdipoliantennin suunnittelu ja rakentaminen. Osuudessa esitellään antennin mittaustuloksia suunnitteluvaiheessa sekä valmiin antennin toimivuus normaaliolosuhteissa. Työn tuloksena saatiin toimiva antenni, jolla voidaan katsoa digi-tv-lähetyksiä. Vertailukohteena käytettiin markkinoilla olevaa yagi-mallista dipoliantennia.

The aim of this final year thesis was to design and create an active bowtie antenna, which enables to receive signals between 478 MHz-786 MHz (UHF-frequency). Bowtie antenna is used in television broadcasting. Active antenna contains a low noise amplifier, which amplifies incoming signals. Bowtie antenna is a variation of dipole antenna. The antenna and amplifier were implemented to FR-4 circuit board, because circuit board is easy to handle. The antenna was optimized to 600 MHz frequency and LNA-amplifier was optimized to 650 MHz. APLAC and Matlab applications were used during designing of the antenna. A more detailed study was made of the amplifier and the antenna’s measurements and features, its gain, return loss and radiation pattern. As a result of the thesis was a functional antenna, which works as well as the already commercialised comparison antenna. Measurement values are introduced in the last pages.