Modelling the antenna arrays using MATLAB-application Sensor Array Analyzer

• Main Author: Manninen, O. (Olli)
• Format: Others
• Language: English
• Published: University of Oulu 2017
• Subjects: Electrical Engineering
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201705302196; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201705302196

In this thesis, the antenna arrays researched and modelled using Sensor Array Analyzer- application (SAA) from MATLAB. The objective is to explore the array modelling capabilities of the SAA application. This thesis shows that SAA is versatile software for modelling the radiation patterns using 2D or 3D plots, but there are couple of missing features. SAA allows user to import the used code to MATLAB for code modification. Data imported from MATLAB to SAA using variables, for example importing dipole, antenna locations for conformal array and complex coefficients for beamforming. Antenna array wideband usage at SAA discussed and example shown. At SAA, grating lobes seen at 2D and 3D plots and grating lobe- diagram is also used and explained. SAA has no built-in option for mutual coupling compensation. Other practical method for modelling and compensation of mutual coupling are discussed. === Tässä kandidaatintyössä tutkittiin eri geometrian omaavia antenniryhmiä ja niiden mallinnusta MATLAB-ohjelmiston lisäosan SAA:n (Sensor Array Analyzer) avulla. Tehtävänä oli tutkia antenniryhmän eri osa-alueiden mallinnuksen mahdollisuuksia ja rajoituksia kyseisellä ohjelmistolla. Tutkimuksen tuloksena todetaan, että SAA on monipuolinen ohjelmisto antenniryhmien säteilykuvioiden graafiseen havainnollistamiseen 2D- tai 3D-muodossa, vaikkakin muutama perusominaisuus puuttui. Työssä tutkittiin, miten SAA-ohjelmistosta voidaan siirtää käytetty koodi MATLAB-ohjelmistoon sen mahdollista lisämuokkausta varten ja kuinka MATLAB-ohjelmistosta tuodaan tietoa SAA-ohjelmistoon erilaisina muuttujina. Muuttujia tarvitaan esimerkiksi, kun ohjelmistoon tuodaan antennin säteilykuvio, tai sovellettu antenniryhmä sekä niiden kompleksiset kertoimet keilanmuodostusta varten. Laajakaistaisten antenniryhmien säteilykuvion mallinnusta testattiin ja havainnollistettiin. Sivukeiloja, joilla on sama teho pääkeilan kanssa, tarkasteltiin ja niiden havainnollistamiseen luotua diagrammia testattiin. Antennien välisen keskinäiskytkennän mallintamisen mahdollisuuksia tarkasteltiin ja sen vaikutusta säteilykuvioon pohdittiin. Tämän työn tarkoituksena oli selvittää SAA-ohjelmiston pääpiirteiset ominaisuudet ja heikkoudet. Kyseistä tietoa käytetään antenniryhmien keilasynteesiä tutkiessa. Antenniryhmiä voi mallintaa huomattavasti nopeammin ja helpommin käyttämällä SAA-ohjelmistoa, kuin kirjoittamalla itse MATLAB-koodi tai simuloimalla antenniryhmän sähkömagneettinen 3D-malli. Ohjelmiston heikkoudetkin voidaan välttää muokkaamalla koodia haluamalla tavalla. Antenniryhmiä tullaan tulevaisuudessa hyödyntämään IoT-laitteissa ja langattomassa 5G teknologiassa.