Design, Simulation and Testing of Rectangular Microstrip Antennas
Pöntinen, Tuuli (2024)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024052816657
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024052816657
Tiivistelmä
Tämä opinnäytetyö käsitteli suorakulmaisten mikroliuska-antennien teoriaa, suunnittelua, simulointia ja testausta. Mikroliuska-antennit rakentuvat piirikortille painetuista metallisista mikroliuskoista. Antenneja hyödynnetään teknologioissa joissa etusijalla ovat antennin pieni tilavuus, edullinen valmistuskustannus ja valmistuksen vaivattomuus.
Työn käytännön osuus keskittyi 869 MHz:n resonanssitaajuuden omaavan mikroliuska-antennin kehittämiseen. Antennia oli tarkoitus hyödyntää opiskelijatyössä Metropolian kurssilla Sähkömagneettinen yhteensopivuus. Kurssilla opiskelijat valmistavat radiolähettimen ja -vastaanottimen, ja käyttävät rakentamaansa systeemiä välittääkseen 100 Hz:n kanttiaallon langattomasti antennilta toiselle 869 MHz:n taajuudella. Taajuus 869 MHz on osa vapaata ISM-radiotaajusaluetta, jota käytetään teollisilla, tieteellisillä ja lääketieteellisillä sähkölaitteilla.
Tutkielman tarkoituksena oli esitellä mikroliuska-antennien suunnittelun kannalta kriittiset vaiheet, minkä jälkeen työssä demonstroitiin kaksi vaihtoehtoista tapaa toteuttaa ja sovittaa mikroliuska-antenni. Valmistetut antennit olivat ns. tavallisia suorakulmaisia mikroliuska-antenneja ja oikosuljettuja antenneja. Antennien suorituskyvyn ja impedanssin sovituksen parantamisessa hyödynnettiin neljännesaaltomuunnosta ja sovituspiirejä.
Valmistettujen antennien sisääntuloimpedanssia, resonanssitaajuutta, heijastuskerrointa ja kaistanleveyttä analysoitiin laboratoriomittauksilla ja simuloinneilla, ja niiden vaikutusta antennien suorituskykyyn pohdittiin. Työn lopputulos kattoi yhdeksän valmistettua antennia, joista yhden resonanssitaajuus oli noin 869 MHz. Kyseinen antenni toimi odotetusti ja saavutti hyvän suorituskyvyn taajuusalueellaan. Antennia voidaan hyödyntää opetuksessa.
Työn käytännön osuus keskittyi 869 MHz:n resonanssitaajuuden omaavan mikroliuska-antennin kehittämiseen. Antennia oli tarkoitus hyödyntää opiskelijatyössä Metropolian kurssilla Sähkömagneettinen yhteensopivuus. Kurssilla opiskelijat valmistavat radiolähettimen ja -vastaanottimen, ja käyttävät rakentamaansa systeemiä välittääkseen 100 Hz:n kanttiaallon langattomasti antennilta toiselle 869 MHz:n taajuudella. Taajuus 869 MHz on osa vapaata ISM-radiotaajusaluetta, jota käytetään teollisilla, tieteellisillä ja lääketieteellisillä sähkölaitteilla.
Tutkielman tarkoituksena oli esitellä mikroliuska-antennien suunnittelun kannalta kriittiset vaiheet, minkä jälkeen työssä demonstroitiin kaksi vaihtoehtoista tapaa toteuttaa ja sovittaa mikroliuska-antenni. Valmistetut antennit olivat ns. tavallisia suorakulmaisia mikroliuska-antenneja ja oikosuljettuja antenneja. Antennien suorituskyvyn ja impedanssin sovituksen parantamisessa hyödynnettiin neljännesaaltomuunnosta ja sovituspiirejä.
Valmistettujen antennien sisääntuloimpedanssia, resonanssitaajuutta, heijastuskerrointa ja kaistanleveyttä analysoitiin laboratoriomittauksilla ja simuloinneilla, ja niiden vaikutusta antennien suorituskykyyn pohdittiin. Työn lopputulos kattoi yhdeksän valmistettua antennia, joista yhden resonanssitaajuus oli noin 869 MHz. Kyseinen antenni toimi odotetusti ja saavutti hyvän suorituskyvyn taajuusalueellaan. Antennia voidaan hyödyntää opetuksessa.