Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Tycjan Wojciechowski

Technika szeregów antenowych dla ultraszerokopasmowej komunikacji bezprzewodowej


Antena arrays for ultra-wideband wireless communiction


Opiekun pracy dyplomowej: prof. dr hab. inż. Tomasz Kacprzak
Praca dyplomowa magisterska obroniona 2012-04-27
Streszczenie pracy dyplomowej:
W pracy zostaje omówiona technika szeregów antenowych dla ultraszerokopasmowej komunikacji bezprzewodowej (UWB). Opracowanie tematu składa się z dwóch części. W pierwszej z nich zostaje przedstawiona technika ultraszerokopasmowa. Charakteryzuje się ona bardzo szerokim pasmem, które zostało jej przydzielone w 2002 roku przez komisję FCC. Od tego czasu trwały nieustające badania nad rozwinięciem tej technologii i wykorzystaniem jej w codziennym użytku. Poprzez sygnał ultraszerekopasmowy rozumiemy sygnał, którego względna szerokość pasma wynosi 20% częstotliwości środkowej lub gdy jego szerokość pasma jest większa niż 500 MHz. Ponadto opisane zostały również zalety technologii UWB. Do najważniejszych należą: bardzo duża szybkość transmisji (rzędu Gb/s), odporność na zakłócenia i transmisję wielodrogową, możliwość współistnienia z innymi systemami. Kolejno, wymienione zostały regulacje dotyczące stosowania tej technologii w USA i Europie oraz możliwości jej zastosowania. Technologia ta jest alternatywą dla takich znanych rozwiązań jak Bluetooth czy WiFi. W drugiej części pracy omówiona zostaje technika szeregów antenowych działających w technologii UWB. Szeregi te są opracowane na podstawie układów wąskopasmowych. Główną różnicą pomiędzy tymi szeregami jest to, że te działające w technice UWB wykorzystują technikę opóźnienia czasu rzeczywistego (TDD –True Time Delay). Stosuję się ją, gdy chwilowa szerokość pasma sygnału jest bardzo duża. Proces oparty na technice TDD fizycznie wyrównuje różnice opóźnienia czasu propagacji, które powstają w wyniku padania sygnału na szereg antenowy. Ponadto w drugiej części została przedstawiona charakterystyka promieniowania szeregu antenowego działającego w technice UWB oraz sposób formowania wiązki. Następnie opisane zostały dwie implementacje szeregów antenowych, których działanie oparte jest na technice TDD. Pierwszą z nich jest implementacja układu opartego na architekturze „Puzon” (Trombone Line). Głównymi osiągnięciami tego rozwiązania są: szerokość pasma 13 GHz, całkowite opóźnienie układu na poziomie 64 ps, rozdzielczość opóźnienia wynosząca 4 ps. Drugą implementacją jest szereg antenowy wykorzystujący architekturę „Path-Sharing” (dzielenia ścieżek). Została także przedstawiona idea działania czteroelementowego szeregu antenowego, który charakteryzuje się 18GHz szerokością pasma, całkowitym opóźnieniem wynoszącym 225 ps i rozdzielczością opóźnienia równą 15 ps.
Abstract:
This thesis represents the antenna arrays for ultra-wideband wireless communication. In the first part the UWB technology is described. The allocation of bandwidth which was given by FCC in 2002, was very large and it was much more than for other existing communications systems. Signals are considered as UWB when they have fractional bandwidth of at least 20% of the centre frequency or if the signal bandwidth is 500 MHz or more. The first part also presents the advantages of using UWB technology. In particular, UWB systems have huge data rate, are resistant to jamming and multipath transmission and can coexistence with other communication systems. Moreover the rules that are in force in USA and Europe and the potential use of UWB technology are presented in the first chapter. The second part describes the antenna arrays for UWB communication which are based on true-time-delay (TDD) array processing. The TDD processing is used when instantaneous bandwidth is very wide. This technique physically compensates the differences of the propagation time delay, which come into existence when signal reaches antenna array. Moreover in that part the array pattern and the rules of UWB beamforming are discussed. Also in that chapter two implementations of the TDD-based antenna arrays are presented. The first one uses trombone line architecture and achieves the 4 ps delay resolution, 13GHz bandwidth, the 64 ps maximum delay. The second one is based on path-sharing architecture. This structure reaches the 15 ps true time delay resolution and the 225 ps maximum delay, and the 18GHz bandwidth.