Numerische Analyse von Rotman-Linsen zur Strahlformung von Antennengruppen Bearbeiter: Thomas MBiatat Chun Wen Buyu Xiao Betreuer: Dr.-Ing. Denis Sievers

Gliederung Kurze Wiederholungen Zusammenfassung und Ausblick Analyse und Charakterisierung von Rotman-Linsen Analyse und Charakterisierung von Array Antenne Zusammenfassung und Ausblick

Kurze Wiederholungen Einsatz in Kommunikations- und Radarsystemen Begriff der Rotman Linse - Beamformer (Echtzeit-Verzögerung) - 1963 von W. Rotman und R.F.Turner [1] entwickelt - später von R. C. Hansen [2] verfeinert und abgewandelt

Kurze Wiederholungen Prinzip der Rotman-Linse Für eine bestimmte Einfallsrichtung kommt es nur an einem einzigen Ausgang zu konstruktiver Interferenz, an den anderen Ausgängen kommt es zur Auslöschung (destruktive Interferenz). [3] Quelle:ieeexplore.ieee.org

Kreuzungprüfung Analytisches Modell einer Rotman-Linse Transmission Line Parallel Plate Region Rotman-Linse Ports [13]

Kreuzungprüfung Wie kann man die Kurve der Rotman-Linse bestimmen? Da die Weglänge zwischen Fokus der Beamkurve und entsprechender Wellenfront immer gleich sein muss [1], kann die Design-Gleichung der Antennenkurve entwickelt werden. Für Beam-Ports außerhalb der Fokusse der Rotman-Linse gibt es jedoch immer Weglängenfehler. Durch die Wahl des Faktors g kann das Design (min. Weglängenfehler ) optimiert werden.

Motivation und Ziele Analyse und Charakterisierung von Rotman-Linsen und Array Antenne mit Hilfe von CST MWS Untersuchung des Zusammenwirkens mit der anzusteuernden Gruppenantenne Bestimmung des Abstrahlverhaltens

Gliederung Motivation und Ziele Zusammenfassung und Ausblick Analyse und Charakterisierung von Rotman-Linsen Analyse und Charakterisierung von Array Antenne Zusammenfassung und Ausblick

Eigene Arbeiten Schwierigkeiten beim Importvorgang - importierte Daten enthalten mögliche Kreuzungspunkte -  Streifenleitung nicht rekonstruierbar (keine Aufbau in MWS möglich)

Gliederung Motivation und Ziele Zusammenfassung und Ausblick Analyse und Charakterisierung von Rotman-Linsen Analyse und Charakterisierung von Array Antenne Zusammenfassung und Ausblick

Folgende Arbeit Macro program Verbesserung(optimal Kreuzungprüfung) Lösung zur 6 KreuzungspunkteÜber 10 Kreuzungspunkte oder meher Hinzufügung neuer Funktionen Aufbau des einzigen RotmannLenzs ohne Transmissionline Automatisch Hinzufügung der Signalports Aufbau bestimmt Tansmissionline Berechnung der Langen der Transmissionline Analyse-Tools Excel tools-Lesen der berechnten Langen der Transmissionline

Optimal Kreuzungprüfung importierte Daten enthalten mögliche Kreuzungspunkte 6 Kreuzungspunktemeher Kreuzungspunkte erhöht Aufwand von Kreuzungprüfung

Neuer Funktionen Automatisch Hinzufügung der Signalports

Neuer Funktionen Aufbau des einzigen RotmannLenzs ohne Transmissionline Aufbau bestimmt Tansmissionline Berechnung der Langen der Transmissionline

Analyse-Tools

Unerwartete Schwierigkeit Von Marco erzeugte Models schwere behaltbar Reflektion mit unpassende Dummy Ports Abweischung von den Arbeitfrequenzen und Designfrequenzen in RLD Verbindung des Lensmodels und Antenemodels in CST MVS Reflektion: In Rotmanlens spielen dummy ports eine wichtige Rolle, die Reflektion zu reduzieren. In unser Versuche haben wir verschidenen Configuration zu dummy Ports.(Ofen lassen;50 Ohm Impedanz in extranl Ports;Absorber Ports;Absorb Sidewall;) Mit Vergleichung sind 50 Ohm Impedanz in extranl Ports zwar nich perfect besser als andere Versuche. Mit unterschiedlichen Beamportsdesign(Abstand) trefft auch ungleich Relektion auf. Abweischung von Frequenz: In unser Vesuche finden wir die Arbeitfrequenzen in CST ein bisschen größer als Designfrequenzen in RLD.

Reflektion mit unpassende Dummy Ports

Gliederung Motivation und Ziele Zusammenfassung und Ausblick Analyse und Charakterisierung von Rotman-Linsen Analyse und Charakterisierung von Array Antenne Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung und Ausblick Weiterentwicklung und Verbesserung des VBA-Makros (vollständiges Modell der Rotman-Linse in CST MWS® ) Vergleich der Simulationsergebnisse MWS  RLD Kombination der Rotman-Linse mit einem Antennenarray Analyse des Gesamtsystems und Bestimmung der Streuparameter / Abstrahlcharakteristik Optimierung / Minimierung der Rotman-Linse

Literature [1] W. Rotman and R. Turner, “Wide-angle microwave lens for line source applications,” IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol. AP-11, No. 6, Nov. 1963, pp.623-632. [2] R. C. Hansen , “Design trades for Rotman lenses,” IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol. 39, No. 4, Apr. 1991, pp.464-472. [3] http://www.vlsi.uwindsor.ca/presentations/2007/10-Sinjari.pdf [3] http://www.ihe.uni-karlsruhe.de/english/2498.php [4] Yu Jian Cheng, Student Member, IEEE, Wei Hong, Senior Member, IEEE,KeWu, Fellow, IEEE, Zhen Qi Kuai,Chen Yu, Student Member, IEEE, Ji Xin Chen, Jian Yi Zhou, and Hong Jun Tang, ”Substrate Integrated Waveguide (SIW) Rotman Lens and Its Ka-Band Multibeam Array Antenna Applications” [5] Mario Porrmann, Ulf Witkowski, Jens Hagemeyer , “Entwurf eingebetteter Systeme” [6] kyu Lee, Sanghyo Lee, Changyul Cheon* and Youngwoo Kwon, “A Two-Dimensional Beam Scanning Antenna Array Using Composite Right/Left Handed Microstrip Leaky-Wave Antennas“ [7] http://mmic.snu.ac.kr/ [8] Tse-Yu Lin, Seung-Cheol Lee , Ruth Rotman, Yehuda Green, Yaniv Israel, and Jin-Fa Lee, “Design and Analysis of Microstrip line Rotman Lenses“ [9] http://www.vlsi.uwindsor.ca/ [10] Ahmad Sinjari, Sazzadur Chowdhury “MEMS Automotive Collision Avoidence Radar Beamformer , Ahmad Sinjari, Sazzadur Chowdhury“ [11] Peik, S.F.; Heinstadt, J.; “Multiple beam microstrip array fed by Rotman lens” [12] http://www.fhr.fgan.de/ [13] Theodore K. Anthony, “Rotman Lens Development”

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