Compact antenna arrays for efficient direction of arrival estimation

Medientyp: E-Book; Hochschulschrift

Titel: Compact antenna arrays for efficient direction of arrival estimation

Beteiligte: Pralon, Mariana [Verfasser:in]; Thomä, Reiner [Akademische:r Betreuer:in]; Hein, Matthias [Sonstige Person, Familie und Körperschaft]; Bergmann, José Richardo [Sonstige Person, Familie und Körperschaft]

Körperschaft: Technische Universität Ilmenau

Erschienen: Ilmenau: Universitätsbibliothek, 17.05.2017

Umfang: 1 Online-Ressource (xvi, 185 Blätter); Diagramme, Illustrationen (teilweise farbig)

Sprache: Englisch

Identifikator:

Schlagwörter: Antennengruppe > Entkopplungsnetzwerk > Anpassungsnetzwerk > Mehrbandantenne > Richtungsmessung

Entstehung:

Hochschulschrift: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017

Anmerkungen: Das Erscheinungsdatum ist der Tag der Verteidigung
Systemvoraussetzung: Acrobat reader

Beschreibung: Ein wissenschaftliches Thema, welches in den letzten Jahren in den verschiedensten Bereichen der Forschung große Aufmerksamkeit erlangt hat, ist die Miniaturisierung von elektronischen Geräten insbesondere in den Anwendungsfeldern Kommunikation und Ortung. Die Gesellschaft und der zunehmende Grad der digitalen Industrialisierung fordern immer kleinere und kompaktere Geräte, die die Mobilität mit möglichst geringerem Aufwand ermöglichen. Forschungsgebiete, die eine besondere Kompaktheit von Geräten fordern, umfassen die Lokalisierung/Ortung von Radioemissionen und genauer die Bestimmung dessen Richtungsinformation (Direction of Arrival, kurz DoA). Klassische Anwendungen für die Richtungserkennung sind RADAR-Systeme, Channelsounding, Satellitennavigation oder Sicherheitsanwendungen. Hochauflösende Richtungssuchsysteme bestehen aus einem Empfangsantennenarray, welches für die Erfassung der ausgesendeten Signale und deren Weiterleitung zum DoA-Schätzer verantwortlich ist. Die Miniaturisierung derartiger Systeme erfolgt durch Optimierung der Antennenanordnung bezüglich des eingenommenen Gesamtvolumens. Es gibt zwei mögliche Ansätze zur Antennenminiaturisierung: reduzierte Größe und leichtere individuelle Sensoren oder dichtere Platzierung der Elemente innerhalb des Antennenarrays. Die zweite Lösung impliziert einen Elementabstand, der kleiner als die Hälfte der Freiraumwellenlänge ist. Dies führt zu einer stärkeren gegenseitigen Kopplung in dem Antennenarray und somit nachteilige Effekte, wie zum Beispiel eine Verzerrung der Fernfeldantenneneigenschaften, verringerte Bandbreite und Leistung- sowie Polarisationsdiskrepanz. Diese Arbeit soll zeigen, wie die Beeinträchtigung, die durch starke elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen benachbarten Elementen in kompakten Anordnungen entsteht, die Fähigkeiten des Antennenentwurfs für die Richtungsfindung beeinflusst. Es wird eine Lösung zur Entkopplung und Anpassung kompakter Antennenarrays vorgeschlagen, die auf einem Eigenmodenzerlegungsansatz für den Entwurf von Entkopplungs- und Anpassungsnetzwerken (Decoupling and Matching Network, kurz DMN) basiert. Die Vorteile dieses Ansatzes werden in verschiedenen Szenarien für den Anwendungsfall der Richtungsfindung demonstriert. Mit dem Ziel, Antennenarrays für richtungsbezogene Anwendungen zu evaluieren und zu optimieren, wird ein Entwurfsfluss vorgeschlagen, der die Parameter der Antennenkonfiguration mit den Kenngrößer einer DoA-Schätzung verbindet. Obwohl die vorgeschlagene Entkopplungs- und Anpassungstechnik die Leistungsfähigkeit der Richtungsfindung mittels kompakter Anordnungen beträchtlich verbessert, kann die Frequenzbandbreite immer noch ein begrenzender Faktor sein. Diese Dissertation trägt zu diesem Thema bei, indem sie ein Mehrbandantennenarray vorschlägt, dass aus Subarrays besteht, die für verschiedene Frequenzen optimiert sind. Als Ausblick wird ein Breitbandantennenarray aus magnetischen Schleifen in Bezug auf die DoA Schätzgenauigkeit untersucht und mögliche Lösungen für die Anpassung und Entkopplung über eine große Frequenzbandbreite diskutiert.

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