Analys och optimering av installerad antennprestanda

Tid: Må 2020-03-09 kl 13.00

Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm (English)

Ämnesområde: Elektro- och systemteknik

Respondent: Henrik Frid , Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS)

Opponent: Professor Hugh Griffiths, University College London

Handledare: B. Lars G. Jonsson, Elektroteknisk teori och konstruktion

Abstract

Denna doktorsavhandling består av sex forskningsartiklar, som här numreras med romerska siffror. Artiklarna I-III har redan presenterats i en licentiatavhandling som publicerades under 2017, och den här avhandlingen behandlar därför primärt Artiklarna IV-VI. Alla sex artiklar är inom mikrovåg- och antennteknik, med tillämpningar inom radar, telekrig (EW), radioastronomi och kommunikation.

Det gemensamma temat för Artiklarna IV-VI är installerad antennprestanda. Dessa artiklar presenterar tre metoder som har utvecklats för att lösa tre problem relaterade till installerad antennprestanda, genom att använda information som är tillgänglig i installerad fjärrfältsdata. I dessa artiklar bemöter vi de huvudsakliga utmaningarna inom installerad antennprestanda, dvs antennplacering, elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) och telekonflikt, estimering av installerad systemprestanda (speciellt vinkelmätningsnoggrannhet), samt metoder för att kompensera för installationseffekter. Dessa metoder är inte baserade på några förenklande antaganden, och kan därför tillämpas för godtyckliga gruppantenner, där fjärrfältsdata bestäms med elektromagnetiska beräkningar (CEM). Metoderna är användbara exempelvis under en förstudiefas för en ny plattform (exempelvis ett flygplan, fartyg, satellit eller bil) för att fatta beslut om antennplaceringar.  

Artikel IV presenterar en metod för att uppskatta risken för telekonflikt för föreslagna antennplaceringar. En plattform har idag typiskt ett stort antal radiofrekvens (RF)-system ombord. Då vissa RF-system sänder en hög effekt, samtidigt som andra RF-system ska ta emot svaga signaler, finns det en risk för elektromagnetisk interferens (EMI), dvs telekonflikt, mellan dessa system. Telekonflikt kan alltså uppstå på grund av en för låg isolation mellan systemens antenner. Denna artikel presenterar en metod för att uppskatta isolationen mellan antennerna ombord som en funktion av deras placering. Flera antennplaceringar undersöks, inklusive monopolantenner installerade på ett litet flygplan, där antennerna har fri sikt till varandra. Resultat presenteras också för antenner som inte har fri sikt till varandra.

Artikel V handlar om antennplacering och radomdesign, med hänsyn till vinkelinmätningsnoggrannhet. Vi definierar först begreppet "installationsfel'' tillämpat på vinkelestimering. Därefter presenteras en metod för att uppskatta systemets vinkelinmätningsnoggrannhet för en föreslagen installation, genom att använda installerade fjärrfält som indata. Denna artikel presenterar en fallstudie för en liten gruppantenn med en radom, som installeras i aktern på ett modernt stridsflygplan.

Artikel VI presenterar en metod för att kompensera för radomers påverkan på strålningsdiagram hos gruppantenner. En konvex optimeringsmetod används för att minimera sidlobsnivån i en monopuls-gruppantenn, med hänsyn till de fel som radomen orsakar. Denna metod tar även hänsyn till övriga effekter, som till exempel ömsesidig koppling. Artikeln presenterar en  fallstudie för en liten gruppantenn som installerats bakom en enkelskalsradom.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-267562