Μελέτη και ανάπτυξη προσαρμοσμένου συστήματος λήψης φέροντος

Abstract

Recent technological developments provide the fact that wireless communication devices could besmaller in size. Specifically, the size of the antenna is obviously an important factor which limits theoverall size of the devices. Over the past few years, new low profile antenna designs have beendeveloped for portable wireless devices. The basic feature of low-profile antennas is their limitedbandwidth. The problems that need to be solved when using these devices with regard to the antenna system are reported below: The proximity of the user towards the device or other external environmental factors (such as metal objects, walls, trees) alter the antenna frequency resonance. This fact deteriorates the received signal quality from the antenna during reception and additional transmitted power is needed in order to maintain the communication link during broadcast. The use of wide bandwidth antennas during broadcasting, as opposed to narrowband antennas, creates interference problems from neighboring stations. Consequently, the use of filters at the input ofthe receiving signal is necessary to eliminate noise from neighboring frequencies. This translates into a further reduction in the power of the received signal from these antennas and in the demand of additional material costs. These problems are confronted in this thesis. An antenna is suggested with narrow bandwidth and with continuous re-tuning of its operating frequency. The methodology that is followed by priority order is modeling, simulation, constructing and measurement of the PIFA antennas and finally the construction of a system which has the capability of changing the resonant frequency using a variable capacitor. The results - conclusions of this dissertation are oriented towards using a variable capacity of a varactor embedded into a PIFA antenna, which this fact gives the capability of changing the resonant frequency for avoiding the unwanted phenomenon at GSM frequencies.

Οι πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις επιτρέπουν στις ασύρματες συσκευές επικοινωνίας να γίνουνμικρότερες σε μέγεθος. Το μέγεθος της κεραίας είναι προφανώς ένας σημαντικός παράγοντας πουπεριορίζει το τελικό μέγεθος των συσκευών. Στη διάρκεια των τελευταίων ετών, έχουν αναπτυχθεί νέα σχέδια κεραιών χαμηλού προφίλ για φορητές ασύρματες συσκευές. Το βασικό χαρακτηριστικό των κεραιών χαμηλού προφίλ είναι το περιορισμένο εύρος ζώνης τους. Τα προβλήματα που πρέπει να λυθούν κατά τη χρήση αυτών των συσκευών σε ότι αφορά το σύστημα των κεραιών είναι:Η χρήση μεγάλου εύρους ζώνης κεραιών στις συσκευές καθιστά αναγκαία τη χρήση φίλτρων στηνείσοδο του σήματος στους δέκτες για την απάλειψη του θορύβου από γειτονικές συχνότητες. Αυτόμεταφράζεται σε επιπλέον μείωση της ισχύος του λαμβανόμενου σήματος από αυτές τις κεραίες καιεπιπλέον κόστος υλικών. Αυτά τα προβλήματα καλείται να ανταπεξέλθει η παρούσα διατριβή. Προτείνει τη χρήση στενού εύρους ζώνης κεραίας PIFA με συνεχή επανασυντονισμό της συχνότητας λειτουργίας της. Με την ανά τακτά χρονικά διαστήματα δειγματοληψία της συμπεριφοράς της ελέγχεται και διατηρείται η συχνότητα λειτουργίας της στην επιθυμητή συχνότητα ανεξαρτήτως των εξωτερικών παραγόντων. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε είναι η μοντελοποίηση και προσομοίωση κεραιών τύπου PIFA και η κατασκευή και μέτρηση συστήματος για την αλλαγή της συχνότητας συντονισμού με την χρήση μεταβλητού στοιχείου χωρητικότητας. Τα αποτελέσματα – συμπεράσματα της διατριβής είναι ότι με την χρήση μιας μεταβλητής χωρητικότητας τύπου varactor, ενσωματωμένη στην κεραία, είναι δυνατόν η αλλαγή της συχνότητας συντονισμού της για την αποφυγή του φαινομένου στις συχνότητες των GSM.