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H F T
DiplomarbeitUntersuchungen zur automatisierbaren
Kalibrierung eines 4x4 Antennensendermoduls
cand. ing. Dinh Trung Tran
Universitat Duisburg-Essen - Hochfrequenztechnik
Prof. Dr.-Ing. K. Solbach, Dipl. Ing. O. Litschke
29.03.2006 – p. 1/41
H F T
Überblick
1. Einleitung
2. Vorstellung des zu optimierenden Antennensystems
3. Hardwareoptimierung
4. Kalibrierung der Gruppenantenne
5. Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 2/41
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Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierenden Antennensystem
Kalibrierung der Gruppenantenne
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 3/41
H F T
Einleitung
Bedarf an breitbandiger Datenkommunikation
29.03.2006 – p. 4/41
H F T
Einleitung
Bedarf an breitbandiger Datenkommunikation
Problem der endlichen Übertragungskapazität
29.03.2006 – p. 4/41
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Einleitung
Bedarf an breitbandiger Datenkommunikation
Problem der endlichen Übertragungskapazität
Keine Kapazitätsteigerung durchMehrfachzugriffsverfahren TDMA, FDMA, CDMA
29.03.2006 – p. 4/41
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Einleitung
Bedarf an breitbandiger Datenkommunikation
Problem der endlichen Übertragungskapazität
Keine Kapazitätsteigerung durchMehrfachzugriffsverfahren TDMA, FDMA, CDMA
Erhöhung der Kapazität durch wiederverwendbareFrequenzbände⇒ Interferenzproblematik
29.03.2006 – p. 4/41
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Einleitung
Bedarf an breitbandiger Datenkommunikation
Problem der endlichen Übertragungskapazität
Keine Kapazitätsteigerung durchMehrfachzugriffsverfahren TDMA, FDMA, CDMA
Erhöhung der Kapazität durch wiederverwendbareFrequenzbände⇒ Interferenzproblematik
Lösung
⇒ Steuerbare Gruppenantennen
29.03.2006 – p. 4/41
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Einleitung
29.03.2006 – p. 5/41
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Einleitung
29.03.2006 – p. 5/41
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EinleitungAufgabe
MomentanFörderprojekt SANTANAeines 4x4 Antennensendermoduls bei 30GHz
29.03.2006 – p. 6/41
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EinleitungAufgabe
MomentanFörderprojekt SANTANAeines 4x4 Antennensendermoduls bei 30GHz
Digital Beamforming, volle elektrischeSchwenkbarkeit
29.03.2006 – p. 6/41
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EinleitungAufgabe
MomentanFörderprojekt SANTANAeines 4x4 Antennensendermoduls bei 30GHz
Digital Beamforming, volle elektrischeSchwenkbarkeit
Zum optimalen Betrieb des Antennensystemserforderlich:
29.03.2006 – p. 6/41
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EinleitungAufgabe
MomentanFörderprojekt SANTANAeines 4x4 Antennensendermoduls bei 30GHz
Digital Beamforming, volle elektrischeSchwenkbarkeit
Zum optimalen Betrieb des Antennensystemserforderlich:
1. ⇒Optimierung der Kalibriersonden
29.03.2006 – p. 6/41
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EinleitungAufgabe
MomentanFörderprojekt SANTANAeines 4x4 Antennensendermoduls bei 30GHz
Digital Beamforming, volle elektrischeSchwenkbarkeit
Zum optimalen Betrieb des Antennensystemserforderlich:
1. ⇒Optimierung der Kalibriersondenderen Netzwerke
29.03.2006 – p. 6/41
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EinleitungAufgabe
MomentanFörderprojekt SANTANAeines 4x4 Antennensendermoduls bei 30GHz
Digital Beamforming, volle elektrischeSchwenkbarkeit
Zum optimalen Betrieb des Antennensystemserforderlich:
1. ⇒Optimierung der Kalibriersondenderen Netzwerke
2. ⇒ exakteKalibrierungsverfahren
29.03.2006 – p. 6/41
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Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierenden Antennensystems
Hardwareoptimierung
Kalibrierung der Gruppenantenne
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 7/41
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Vorstellung deszu optimierenden Antennensystems
29.03.2006 – p. 8/41
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Vorstellung deszu optimierenden Antennensystems
Modularer Aufbau, LTCC(Low Temperature Co-firedCeramic)-Struktur.
29.03.2006 – p. 8/41
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Vorstellung deszu optimierenden Antennensystems
29.03.2006 – p. 9/41
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Vorstellung deszu optimierenden Antennensystems
Verwendung von zirkular polarisierten Wellen.Weitere Verbesserung der Polarisation durch zylischeRotation., Frequenz 29.5-30.0GHz 29.03.2006 – p. 9/41
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Projekt SANTANAEinzelelement
Aufbau des Einzelelementes
29.03.2006 – p. 10/41
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Projekt SANTANAEinzelelement
Patch mit den diagonalen 180° PhasenverschobenenSonden(Gelb)
29.03.2006 – p. 10/41
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Projekt SANTANAEinzelelement
3D Darstellung der Sondenleitung einesAntennenelements.
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Projekt SANTANAEinzelelement
Darstellung des gesamten Kalibriernetzwerks 4x4Antennenarray
29.03.2006 – p. 12/41
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Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierenden Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung der Gruppenantenne
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 13/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierenden Antennensystem
HardwareoptimierungKalibriersondenoptimierung
Kalibrierung der Gruppenantenne
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 13/41
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Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierenden Antennensystem
HardwareoptimierungKalibriersondenoptimierungKalibriernetzwerkoptimierung
Kalibrierung der Gruppenantenne
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 13/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
Seitenansicht des Sondensimulationsmodells.
29.03.2006 – p. 14/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
Ziel:
Gleichmäßige Leistungsaufnahme der beiden Sonden.
29.03.2006 – p. 15/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
Ziel:
Gleichmäßige Leistungsaufnahme der beiden Sonden.
29.03.2006 – p. 15/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
Ziel:
Gleichmäßige Leistungsaufnahme der beiden Sonden.
Toleranzunempfindlichkeit.29.03.2006 – p. 15/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
Optimierung entlangt der Diagonale des Patches
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
29.03.2006 – p. 15/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
29.03.2006 – p. 15/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
Veränderung der Sondendurchmesser
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
29.03.2006 – p. 15/41
H F T
HardwareoptimierungSondenoptimierung
Toleranz: Verschiebung in x-Richtung
29.03.2006 – p. 15/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
Toleranz: Verschiebung in x-Richtung
29.03.2006 – p. 15/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
Toleranz: Verschiebung in x-Richtung
29.03.2006 – p. 15/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
29.03.2006 – p. 15/41
H F T
HardwareoptimierungSondenoptimierung
Toleranz: Verschiebung in y-Richtung
29.03.2006 – p. 15/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
Toleranz: Verschiebung in y-Richtung
29.03.2006 – p. 15/41
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HardwareoptimierungSondenoptimierung
Vergleich zwischen dem Optimierungsmodell(links) und dem Ausgangsmodellen(rechts):
29.03.2006 – p. 15/41
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Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierenden Antennensystem
HardwareoptimierungKalibriersondenoptimierungKalibriernetzwerkoptimierung
Kalibrierung der Gruppenantenne
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 16/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierenden Antennensystem
HardwareoptimierungKalibriersondenoptimierungKalibriernetzwerkoptimierung
Optimierung des T-Netzwerkes
Kalibrierung der Gruppenantenne
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 16/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierenden Antennensystem
HardwareoptimierungKalibriersondenoptimierungKalibriernetzwerkoptimierung
Optimierung des T-NetzwerkesOptimierung der Verbindungsnetzwerke
Kalibrierung der Gruppenantenne
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 16/41
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HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung
Ziel:Länge jeder Kalibrierleitung und Verzweigung n xλ
2
.(n∈N)
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HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung
29.03.2006 – p. 17/41
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HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung
29.03.2006 – p. 17/41
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HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung
S-Parameter im Smith-Chart
29.03.2006 – p. 17/41
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HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung - Animation
0°
29.03.2006 – p. 18/41
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HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung - Animation
30°
29.03.2006 – p. 18/41
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HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung - Animation
60°
29.03.2006 – p. 18/41
H F T
HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung - Animation
90°
29.03.2006 – p. 18/41
H F T
HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung - Animation
120°
29.03.2006 – p. 18/41
H F T
HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung - Animation
150°
29.03.2006 – p. 18/41
H F T
HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung - Animation
180°
29.03.2006 – p. 18/41
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HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung - Animation
210°
29.03.2006 – p. 18/41
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HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung - Animation
240°
29.03.2006 – p. 18/41
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HardwareoptimierungT-Netzwerkoptimierung - Animation
270°
29.03.2006 – p. 18/41
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Hardwareoptimierung
S-Parameter-Vergleich zwischen den ursprunglichen-und optimierten Antennenelementen mit T-Netzwerk
2 2.5 3 3.5 4
x 1010
−40
−30
−20
−10
0
Frequenz in Hz
S11
und
S91
in d
B
S11
vom Modifizierten S
11vom Ausgangsmodell
S91
vom ModifiziertenS
91vom Ausgangsmodell
Opt.S11
Opt.S91
(Sonde)
29.03.2006 – p. 19/41
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Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierenden Antennensystem
HardwareoptimierungKalibriersondenoptimierungKalibriernetzwerkoptimierung
Optimierung des T-NetzwerkesOptimierung der Verbindungsnetzwerke
Kalibrierung der Gruppenantenne
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 20/41
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Hardwareoptimierung
Leitung berechnenbar wie Triplate-Leitung
ZF−Triplate =√
L∗
C∗= 1
C∗vp
Verbindungsnetzwerk eines 4x4 Arrays29.03.2006 – p. 21/41
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HardwareoptimierungKalibriernetzwerkoptimierung
Reflexions21
0.2
0.5
1.0
2.0
5.0
+0.2
−0.2
+0.5
−0.5
+1.0
−1.0
+2.0
−2.0
+5.0
−5.0
0.0 ∞
fres
=29.88GHz
f
s21von der 1.Leitungsmodell
29.03.2006 – p. 22/41
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HardwareoptimierungKalibriernetzwerkoptimierung
Reflexions21
0.2
0.5
1.0
2.0
5.0
+0.2
−0.2
+0.5
−0.5
+1.0
−1.0
+2.0
−2.0
+5.0
−5.0
0.0 ∞
f
fres
=29.81GHz
f=25GHz
f=35GHz
s21von der 2.Leitungsmodell
29.03.2006 – p. 22/41
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HardwareoptimierungKalibriernetzwerkoptimierung
Reflexions210.
2
0.5
1.0
2.0
5.0
+0.2
−0.2
+0.5
−0.5
+1.0
−1.0
+2.0
−2.0
+5.0
−5.0
0.0 ∞
f
fres
=29.99GHz
s21von der 3.Leitungsmodell
29.03.2006 – p. 22/41
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HardwareoptimierungReflektion der T-Verzweigung
2 2.5 3 3.5 4
x 1010
−40
−30
−20
−10
0
Frequenz in Hz
S9
9 und
S9
n in d
B
S−Parameter S9 9
und S9 n
vom Port9, mit n=1..4
S9 9
unter Generator von 25Ohm
bis 200Ohm , Step 25Ohm
S9 n
unter verschiedenen
Generatorimpedanzvon 25Ohm bis 200Ohm, Step 25Ohm
Das S-Parameter der T-Verzweigung
29.03.2006 – p. 23/41
H F T
Hardwareoptimierung
Diskussion
29.03.2006 – p. 24/41
H F T
Hardwareoptimierung
Diskussion
Optimierung durch einen laborüblicher PC zumEinsatz
29.03.2006 – p. 24/41
H F T
Hardwareoptimierung
Diskussion
Optimierung durch einen laborüblicher PC zumEinsatz
Zentrale Bedeutung für eine erfolgreiche Kalibrierunghat die Kalibriersonde.
29.03.2006 – p. 24/41
H F T
Hardwareoptimierung
Diskussion
Optimierung durch einen laborüblicher PC zumEinsatz
Zentrale Bedeutung für eine erfolgreiche Kalibrierunghat die Kalibriersonde.
Wichtigstes Ergebnis dieses Kapitels ist dieOptimierung der Position und des Durchmessers derKalibriersonden.
29.03.2006 – p. 24/41
H F T
Hardwareoptimierung
Diskussion
Optimierung durch einen laborüblicher PC zumEinsatz
Zentrale Bedeutung für eine erfolgreiche Kalibrierunghat die Kalibriersonde.
Wichtigstes Ergebnis dieses Kapitels ist dieOptimierung der Position und des Durchmessers derKalibriersonden.
Die Bandbreite der Antenne wird etwas vergrößertdurch die entsprechende Optimierung desKalibriernetzwerks
29.03.2006 – p. 24/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 25/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale Gruppenantenne
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 25/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale GruppenantenneKalibrierkonzept und Prinzip
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 25/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale GruppenantenneKalibrierkonzept und PrinzipKalibrieralgorithmus
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 25/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale GruppenantenneKalibrierkonzept und PrinzipKalibrieralgorithmusSimulationsergebnis in Matlab
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 25/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale GruppenantenneKalibrierkonzept und PrinzipKalibrieralgorithmusSimulationsergebnis in Matlab
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 26/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale GruppenantenneVerformung der Apertur
Kalibrierkonzept und PrinzipKalibrieralgorithmusSimulationsergebnis in Matlab
Zusammenfassung
29.03.2006 – p. 26/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale GruppenantenneVerformung der AperturVerkopplung der Antennenelemente
Kalibrierkonzept und PrinzipKalibrieralgorithmusSimulationsergebnis in Matlab
Zusammenfassung29.03.2006 – p. 26/41
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Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
Verformung der Apertur
29.03.2006 – p. 27/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
Verformung der Apertur
Durch die herstellungsbedingte Toleranz
29.03.2006 – p. 27/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
Verformung der Apertur
Durch die herstellungsbedingte Toleranz
Durch temperaturbeeinflüsste Verformung derTrägermaterialen
29.03.2006 – p. 27/41
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Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
Verformung der Apertur
Durch die herstellungsbedingte Toleranz
Durch temperaturbeeinflüsste Verformung derTrägermaterialen
G =
g1 0 . . . 0
0 g2 . . . 0... ... ... ...0 0 . . . gn.n
(1)
29.03.2006 – p. 27/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
Verkopplung der Antennenelemente
29.03.2006 – p. 28/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
Verkopplung der Antennenelemente
29.03.2006 – p. 28/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
Verkopplung der Antennenelemente
K =
k11 k12 . . . k1n
k21 k22 . . . k2n... ... ... ...kn1 kn2 . . . knn
(2)
29.03.2006 – p. 28/41
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Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
Verkopplungsmodell mit 4 Antenenelemente29.03.2006 – p. 29/41
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Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
2 2.5 3 3.5 4
x 1010
−60
−50
−40
−30
−20
−10
0
Frequenz in Hz
S11
,S91
,S92
,S93
,S94
in d
B
S11
vom Element 1
der Gruppe(rot)
S11
des Einzelelementes
S91
vom Element 1
der Gruppe( blau)
S91
eines
Einzelelementes (grün)
S92
S94
S93
S-Parameter Vergleich zwischen einem Einzelelementund einem Element 1 der Antennengruppe.
29.03.2006 – p. 29/41
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Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
Verkopplungsmodell mit 16 Antennenelemente
29.03.2006 – p. 30/41
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Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
2 2.5 3 3.5 4
x 1010
−40
−30
−20
−10
0
Frequenz in Hz
S in
dB
Vergleich S−Parameter zwischen dem Einzelelement und dem Element01 von der Gruppe
S11 11
von der GruppeS
12 12S
13 11S
13 12S
14 11S
14 12S
11 11von dem Einzeln
S12 12
S13 11
S13 12
S14 11
S14 12
Resonanz−SParameter
Sonden−SParameter
Vergleich der S-Parameter des Ele-mentes 1
29.03.2006 – p. 31/41
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Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
2 2.5 3 3.5 4
x 1010
−40
−30
−20
−10
0
Frequenz in Hz
S in
dB
Vergleich S−Parameter zwischen dem Einzelelement und dem Element02 von der Gruppe
S11 11
von der GruppeS
12 12S
13 11S
13 12S
14 11S
14 12S
11 11von dem Einzeln
S12 12
S13 11
S13 12
S14 11
S14 12
Resonanz−S−Parameter
Sonden−S−Parameter
Vergleich der S-Parameter des Ele-mentes 2
29.03.2006 – p. 31/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
2 2.5 3 3.5 4
x 1010
−40
−30
−20
−10
0
Frequenz in Hz
S in
dB
Vergleich S−Parameter zwischen dem Einzelelement und dem Element03 von der Gruppe
S11 11
von der GruppeS
12 12S
13 11S
13 12S
14 11S
14 12S
11 11von dem Einzeln
S12 12
S13 11
S13 12
S14 11
S14 12
Resonanz−S−Parameter
Sonden− S−Parameter
Vergleich der S-Parameter des Ele-mentes 3
29.03.2006 – p. 31/41
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Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
|Sp| arg(Sp)
Abbildung 1: Die Amplituden und Phasen des Transmissionsparameters |Sp|
29.03.2006 – p. 31/41
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Kalibrierung von GruppenantenneDie reale Gruppenantenne
Geringe Verkopplungen⇒ Verkopplungsmatrix istdiagonale Matrix
K = diag(k1, k2, k3, ..., kn) zu vereinfachen.
29.03.2006 – p. 31/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale GruppenantenneKalibrierkonzept und PrinzipKalibrieralgorithmusSimulationsergebnis in Matlab
Zusammenfassung und Ausblick
29.03.2006 – p. 32/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneKalibrierkonzept und Prinzip
Die Gruppenantenne mit den geringen Verkopplungenund dem Kalibriersummenausgangssignal.
Das Summensignal wird als Zeiger dargestellt.
29.03.2006 – p. 33/41
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrierkonzept und Prinzip
29.03.2006 – p. 33/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneKalibrierkonzept und Prinzip
29.03.2006 – p. 33/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale GruppenantenneKalibrierkonzept und PrinzipKalibrieralgorithmusSimulationsergebnis in Matlab
Zusammenfassung und Ausblick
29.03.2006 – p. 34/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale GruppenantenneKalibrierkonzept und PrinzipKalibrieralgorithmus
1. PhasenkalibrieralgorithmusSimulationsergebnis in Matlab
Zusammenfassung und Ausblick
29.03.2006 – p. 34/41
H F T
Überblick
Einleitung
Vorstellung des zu optimierten Antennensystem
Hardwareoptimierung
Kalibrierung von Gruppenantennen
Die reale GruppenantenneKalibrierkonzept und PrinzipKalibrieralgorithmus
1. Phasenkalibrieralgorithmus2. AmplitudenkalibrieralgorithmusSimulationsergebnis in Matlab
Zusammenfassung und Ausblick29.03.2006 – p. 34/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Phasenkalibrieralgorithmus:
Schritt 1: Die Amplituden und Phasen von allenElementen auf gleiche Anfangsstellungen bringen.
29.03.2006 – p. 35/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Phasenkalibrieralgorithmus:
Schritt 2: Die Eingangsphase vom Element 1 um 180°gedreht.
29.03.2006 – p. 35/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Phasenkalibrieralgorithmus:
Schritt 3: Der um 180° verdrehte Zeiger kann dannweiter vor-oder zurückgedreht werden, so dass die Längedes resultierenden Summenzeigers ein Minimumannimmt.
29.03.2006 – p. 35/41
H F T
Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Phasenkalibrieralgorithmus:
Schritt 4: Der Phasenwinkel dieser zusätzlichen Drehungbis zum Eintreten des Minimums wird als Korrekturwertfür das betreffende Phasenstellgliedzwischengespeichert.
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Phasenkalibrieralgorithmus:
Schritt 5: Wiederholen Schritt 1 bis Schritte 4 für alleandere Elemente mit entsprechendem Eingangsreglern.
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Phasenkalibrieralgorithmus:
Nach der Phasenkalibrierung werden alle Zeigerzunehmend parallel (gleiche Phase)und unterscheiden sich lediglich anhand der Länge l(Amplitude) (l1, l2, ...lN )⇒ Amplitudenkalibrieralgorithmus
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Amplitudenkalibrieralgorithmus :
Schritt 1:Alle Phasenstellglieder werden um den jeweilsermittelten Korrekturwert verändert
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Amplitudenkalibrieralgorithmus :
Schritt 2: Die KalibrierausgangXa vom Einzelelement 1wird ermittelt.
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Amplitudenkalibrieralgorithmus :
Schritt 2: Schritt 2 wird für alle andere Elemente mitentsprechendem Eingangsreglern wiederholt.
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Amplitudenkalibrieralgorithmus :
Aus den N Zeigerlängen lässt sich der Mittelwertµberechnen:
µ =1
N
N∑
k=1
lk (3)
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Amplitudenkalibrieralgorithmus :
Schritt 3: Mittels jeweiler Eingangsamplitudenreglerwird ein Element solange verändert, bis derKalibierausgangXa den Mittelwert erreicht wird.
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Amplitudenkalibrieralgorithmus :
Schritt 4: Schritt 3 wird für alle andere Elemente mitentsprechendem Eingangsreglern wiederholt.
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Simulationsergebnisse in Matlab:
Einzelkalibrierausgangsamplitudenverlauf|Xa| für 4Elemente 29.03.2006 – p. 38/41
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Simulationsergebnisse in Matlab:
Einzelkalibrierausgangsphasenverlaufarg(Xa) für 4Elemente 29.03.2006 – p. 38/41
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Simulationsergebnisse in Matlab:
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
Iterationschritt
Die
Kal
ibrie
raus
gang
ampl
itude
von
|Xa|
Kalibrierausgangsamplitudenverlauf |Xa| einer 4x4 Antennenarray
Einzelkalibrierausgangsamplitudenverlauf|Xa| für 16Elemente 29.03.2006 – p. 38/41
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Kalibrierung von GruppenantenneKalibrieralgorithmus - Simulationsergebnisse in Matlab:
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20−20
−15
−10
−5
0
5
10
15
Iterationschritt
Die
Kal
ibrie
raus
gang
spha
se a
rg(X
a)Kalibrierausgangsphasenverlauf arg(X
a) einer 4x4 Antennenarray
Einzelkalibrierausgangsphasenverlaufarg(Xa) für 16Elemente 29.03.2006 – p. 38/41
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Kalibrierung von Gruppenantenne
Diskussion
Die Kalibrierung konvergiert bereits nach einigenSchritten sehr gut. Dies gilt für die Phasen und nochschneller für die Amplituden
29.03.2006 – p. 39/41
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Kalibrierung von Gruppenantenne
Diskussion
Die Kalibrierung konvergiert bereits nach einigenSchritten sehr gut. Dies gilt für die Phasen und nochschneller für die Amplituden
Auf dem Ersatzschaltbild wurden die S-ParameterSp
des 4x4 Antennenmoduls gezeigt, die in denAlgorithmus integriert werden können.
29.03.2006 – p. 39/41
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Kalibrierung von Gruppenantenne
Diskussion
Die Kalibrierung konvergiert bereits nach einigenSchritten sehr gut. Dies gilt für die Phasen und nochschneller für die Amplituden
Auf dem Ersatzschaltbild wurden die S-ParameterSp
des 4x4 Antennenmoduls gezeigt, die in denAlgorithmus integriert werden können.
Diese Kalibrierung gilt für eine bestimmte Frequenz.Um eine Kallibrierung eines ganzen Frequenzbandeszu erreichen, können mehrere Kalibrierungen fürverschiedene Frequenzen innerhalb desFrequenzbandes durchgeführt werden.
29.03.2006 – p. 39/41
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Zusammenfassung
Die Untersuchung zur automatisierbaren Kalibrierungeines 4x4 Antennensendemoduls.
29.03.2006 – p. 40/41
H F T
Zusammenfassung
Die Untersuchung zur automatisierbaren Kalibrierungeines 4x4 Antennensendemoduls.
Optimale Positionierung der Kalibriersonden undderen Durchmesser
29.03.2006 – p. 40/41
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Zusammenfassung
Die Untersuchung zur automatisierbaren Kalibrierungeines 4x4 Antennensendemoduls.
Optimale Positionierung der Kalibriersonden undderen Durchmesser
Das entsprechende Netzwerk wurde an die neuenbesseren Sondenpositionen angepasst und optimiert.
29.03.2006 – p. 40/41
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Zusammenfassung
Die Untersuchung zur automatisierbaren Kalibrierungeines 4x4 Antennensendemoduls.
Optimale Positionierung der Kalibriersonden undderen Durchmesser
Das entsprechende Netzwerk wurde an die neuenbesseren Sondenpositionen angepasst und optimiert.
Ein Kalibrierverfahren wurde aus der Literaturausgewählt und auf die Gruppenantenne adaptiert.
29.03.2006 – p. 40/41
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Zusammenfassung
Die Untersuchung zur automatisierbaren Kalibrierungeines 4x4 Antennensendemoduls.
Optimale Positionierung der Kalibriersonden undderen Durchmesser
Das entsprechende Netzwerk wurde an die neuenbesseren Sondenpositionen angepasst und optimiert.
Ein Kalibrierverfahren wurde aus der Literaturausgewählt und auf die Gruppenantenne adaptiert.
Das Kalibrieralgorithmus wurde bzgl. seinerKonvergenz analysiert und optimiert.
29.03.2006 – p. 40/41
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Zusammenfassung
Die Untersuchung zur automatisierbaren Kalibrierungeines 4x4 Antennensendemoduls.
Optimale Positionierung der Kalibriersonden undderen Durchmesser
Das entsprechende Netzwerk wurde an die neuenbesseren Sondenpositionen angepasst und optimiert.
Ein Kalibrierverfahren wurde aus der Literaturausgewählt und auf die Gruppenantenne adaptiert.
Das Kalibrieralgorithmus wurde bzgl. seinerKonvergenz analysiert und optimiert.
Die Ergebnisse von Matlab haben gezeigt, das 4x4Antennenarray ist sehr gut zu kalibrieren.
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Ende
Danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit!
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