Numerische Analyse von Rotman-Linsen zur Strahlformung

von Antennengruppen

Bearbeiter: Thomas MBiatat Chun WenBuyu Xiao

Betreuer: Dr.-Ing. Denis Sievers

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Gliederung

Kurze Wiederholungen

Analyse und Charakterisierung von Rotman-

Linsen

Analyse und Charakterisierung von Array

Antenne

Zusammenfassung und Ausblick

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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

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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).

Quelle:ieeexplore.ieee.org

[3]

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Kreuzungprüfung Analytisches Modell einer Rotman-Linse

Rotman-Linse Parallel Plate Region

Ports

Transmission Line

[13]

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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.

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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

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Gliederung

Motivation und Ziele

Analyse und Charakterisierung von Rotman-Linsen

Analyse und Charakterisierung von Array Antenne

Zusammenfassung und Ausblick

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Eigene Arbeiten Schwierigkeiten beim Importvorgang

- importierte Daten enthalten mögliche Kreuzungspunkte

- Streifenleitung nicht rekonstruierbar (keine Aufbau in MWS möglich)

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Gliederung

Motivation und Ziele

Analyse und Charakterisierung von Rotman-Linsen

Analyse und Charakterisierung von Array Antenne

Zusammenfassung und Ausblick

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Folgende Arbeit

• Macro program Verbesserung(optimal Kreuzungprüfung)– Lösung zur 6 KreuzungspunkteÜber 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-ToolsExcel tools-Lesen der berechnten Langen der Transmissionline

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Optimal Kreuzungprüfungimportierte Daten enthalten mögliche Kreuzungspunkte

6 Kreuzungspunktemeher Kreuzungspunkte erhöht Aufwand von Kreuzungprüfung

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Neuer Funktionen Automatisch Hinzufügung der Signalports

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Neuer FunktionenAufbau des einzigen RotmannLenzs ohne Transmissionline

Aufbau bestimmt Tansmissionline

Berechnung der Langen der Transmissionline

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Analyse-Tools

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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

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Reflektion mit unpassende Dummy Ports

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Gliederung

Motivation und Ziele

Analyse und Charakterisierung von Rotman-Linsen

Analyse und Charakterisierung von Array Antenne

Zusammenfassung und Ausblick

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Zusammenfassung und Ausblick

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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

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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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Ende

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