Σχεδίαση, ανάλυση, κατασκευή και μέτρηση έξυπνης κεραίας για κινητή τηλεφωνία με διαφορική λήψη στα UHF για αυτοκίνητα

Abstract

Από το 1970 γεννήθηκαν οι πρώτες ιδέες για τις έξυπνες κεραίες (γνωστές και ως προσαρμοσμένες κεραίες, πολλαπλές κεραίες και πρόσφατα ΜΙΜΟ). Τα συστήματα ΜΙΜΟ είναι συστοιχίες κεραιών με έξυπνους αλγόριθμους επεξεργασίας σήματος. Οι τεχνικές έξυπνης κεραίας κυρίως χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία ακουστικών σημάτων, εντοπισμό και scanner RADAR, radio astronomy και radio telescopes, και κυρίως στα cellular systems όπως W-CDMA και UMTS. Στην ουσία, μια έξυπνη κεραία είναι μια μονάδα ενός συστήματος ασύρματης επικοινωνίας που εκτελεί χωρική επεξεργασία σήματος (spatial signal processing) με πολλαπλές κεραίες. Υπάρχουν δύο τύποι έξυπνης κεραίας, switched beam smart antennas και adaptive array smart antennas. Τα συστήματα ευφυών κεραιών διαχωρίζονται με βάση τη μέθοδο εκπομπής σε τρεις διαφορετικές τεχνικές, (κεραίες μεταγωγής λοβών, κεραίες με έλεγχο φάσης, προσαρμοζόμενες στοιχειοκεραίες) και σε τρία είδη διάταξης την (ομοιόμορφη γραμμική, την επίπεδη και την κυκλική διάταξη κεραιών). Οι τεχνικές εκτίμησης της κατεύθυνσης άφιξης αποτελούν μια από τις σημαντικότερες λειτουργίες των ευφυών κεραιών. Μέσω των αλγορίθμων που χρησιμοποιούν υπολογίζουν την κατεύθυνση άφιξης ενός σήματος διευκολύνοντας την υλοποίηση των ασύρματων επικοινωνιών. Με τη βοήθεια του προγράμματος προσομοίωσης 4NEC2, αρχικά τοποθετούμε πάνω σε ένα αυτοκίνητο 4 κάθετες κεραίες (επίπεδη διάταξη) προσπαθώντας να στρέψουμε τον κύριο λοβό ακτινοβολίας προς την επιθυμητή κατεύθυνση. Στη συνέχεια τοποθετούμε τις κεραίες παράλληλα με το έδαφος και παίρνουμε τιμές για τα δίκτυα GSM, DCS και UMTS. Τέλος κάνουμε και την προσομοίωση για διάταξη 3Χ3 στοιχείων.