Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös, radiotiede ja -tekniikka, DI Jan Bergman
Advancements in antenna arrays for frequencies beyond 100 GHz.
Väitös Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, elektroniikan ja nanotekniikan laitokselta.
Väitös Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, elektroniikan ja nanotekniikan laitokselta.
Noudatamme tapahtumassa Aalto-yliopiston turvallisemman tilan periaatteita.
Advancements in antenna arrays for frequencies beyond 100 GHz
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Jan Bergman
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Prof. Rob Maaskant, Chalmers University of Technology, Ruotsi
Kustos: Prof. Ville Viikari, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu
Langattomassa teknologiassa korkeampi taajuus mahdollistaa korkeamman suorituskyvyn. Nykyiset järjestelmät toimivat pitkälti alle 6 GHz:n taajuuksilla, koska sellaisen toteuttaminen on helppoa ja halpaa. Tämä väitöskirja pyrkii tekemään antennisuunnittelusta yli 100 GHz:llä yhtä helppoa, mahdollistaen näin nykyistä suuremmat tiedonsiirtonopeudet ja tarkemmat tutkat.
Väitöskirjassa lähestytään ongelmaa kolmella tavalla. Ensimmäisenä selvitetään mahdollisuuksia syöttää vain pientä osaa useasta antennista koostuvasta antenniryhmästä. Tällöin osa antenneista jää ilman omaa syöttöä. Nämä niin kutsutut loisantennielementit saavat herätteensä muiden antennien säteilemästä kentästä ja pystyvät näin osallistumaan antenniryhmän toimintaan. Koska nämä loiselementit eivät tarvitse antennin syöttämisen mahdollistavia komponentteja, on tällaisen antenniryhmän suunnittelu helpompaa ja merkittävästi halvempaa kuin perinteisen täysin syötetyn antenniryhmän.
Toisena aiheena väitöskirjassa selvitetään 100 GHz:n antenniryhmille soveltuvia valmistusmenetelmiä. Tällaiset korkean taajuuden antennit ovat hyvin pienikokoisia, noin millimetrin kokoisia, joten perinteisesti ne vaativat hyvin tarkkoja ja kalliita valmistusmenetelmiä. Väitöskirjassa osoitetaan nykyaikaisten valmistusmenetelmien, kuten 3D-tulostuksen, soveltuvan tällaisten antennien valmistukseen. Tämä yksinkertaistaa antennien valmistusta näin korkeilla taajuuksilla, mikä puolestaan laskee valmistuskustannuksia merkittävästi.
Viimeisenä aihekokonaisuutena väitöskirjassa perehdytään antennien ja mikropiirien yhteissuunnitteluun. Mikropiirit ovat välttämätön komponentti langattomassa järjestelmässä, mutta korkeilla taajuuksilla niiden läsnäolo voi vaikuttaa antennien toimintaan. Jotta nämä vaikutukset voidaan huomioida jo suunnitteluvaiheessa, tai jopa hyötyä niistä, tulee antennit ja mikropiirit suunnitella toisensa huomioiden. Tässä väitöskirjassa havainnollistetaan tällaisen prosessin tärkeys toteuttamalla antennit ja mikropiirit sisältävä yhteissuunniteltu radiovastaanotin 100 GHz:lle.
Näiden kolmen aihekokonaisuuden kautta väitöskirja rakentaa perustaa tulevaisuudelle, jossa 100 GHz:ä hyödyntävät laitteet ovat arkipäivää.
Avainsanat: antenniryhmä, antenni-mikropiiriyhteissuunnittelu, aukkokytketty antenni, loisantennielementti, millimetriaalto, Vivaldi-antenni
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä):
Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat
Zoom pikaopas