7 research outputs found

    Design and Implementation of High Gain 60 GHz Antennas for Imaging/Detection Systems

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    Recently, millimeter wave (MMW) imaging detection systems are drawing attention for their relative safety and detection of concealed objects. Such systems use safe non-ionizing radiation and have great potential to be used in several applications such as security scanning and medical screening. Antenna probes, which enhance system performance and increase image resolution contrast, are primarily used in MMW imaging sensors. The unlicensed 60 GHz band is a promising band, due to its wide bandwidth, about 7 GHz (57 - 64 GHz), and lack of cost. However, at 60 GHz the propagation loss is relatively high, creating design challenges for operating this band in MMW screening. A high gain, low profile, affordable, and efficient probe is essential for such applications at 60 GHz. This thesis’s focus is on design and implementation of high gain MMW probes to optimize the performance of detection/imaging systems. First, single-element broadside radiation microstrip antennas and novel probes of endfire tapered slot high efficient antennas are presented. Second, a 57-64 GHz, 1 × 16-element beam steering antenna array with a low-cost piezoelectric transducer controlled phase shifter is presented. Then, a mechanical scanner is designed specifically to test proposed antenna probes utilizing low-power 60 GHz active monostatic transceivers. The results for utilizing proposed 60 GHz probes show success in detecting and identifying concealed weapons and explosives in liquids or plastics. As part of the first research theme, a 60 GHz circular patch-fed high gain dielectric lens antenna is presented, where the prototype’s measured impedance bandwidth reaches 3 GHz and a gain of 20 dB. A low cost, 60 GHz printed Yagi antenna array was designed, optimized, fabricated and tested. New models of the antipodal Fermi tapered slot antenna (AFTSA) with a novel sine corrugated (SC) shape are designed, and their measured results are validated with simulated ones. The AFTSA-SC produces a broadband and high efficiency pattern with the capacity for high directivity for all ISM-band. Another new contribution is a novel dual-polarized design for AFTSA-CS, using a single feed with a pair of linearly polarized antennas aligned orthogonally in a cross-shape. Furthermore, a novel 60 GHz single feed circularly polarized (CP) AFTSA-SC is modeled to radiate in the right-hand circularly polarized antenna (RHCP). A RHCP axial ratio bandwidth of < 3dB is maintained from 59 to 63 GHz. In addition, a high gain, low cost 60 GHz Multi Sin-Corrugations AFTSA loaded with a grooved spherical lens and in the form of three elements to operate as the beam steering antenna is presented. These probes show a return loss reduction and sidelobes and backlobe suppression and are optimized for a 20 dB or higher gain and radiation efficiency of ~90% at 60 GHz. The second research theme is implementing a 1 × 16-element beam steering antenna array with a low-cost piezoelectric transducer (PET) controlled phase shifter. A power divider with a triangular feed which reduces discontinuity from feed lines corners is introduced. A 1 × 16-element array is fabricated using 60 GHz AFTSA-SC antenna elements and showed symmetric E-plane and H-plane radiation patterns. The feed network design is surrounded by electromagnetic band-gap (EBG) structures to reduce surface waves and coupling between feed lines. The design of a circularly polarized 1 × 16-element beam steering phased array with and without EBG structures also investigated. A target detection investigation was carried out utilizing the proposed 60GHz antennas and their detection results are compared to those of V-band standard gain horn (SGH). System setup and signal pre-processing principle are introduced. The multi-corrugated MCAFTSA-SC probe is evaluated with the imaging/detection system for weapons and liquids concealed by clothing, plywood, and plastics. Results show that these items are detectable in clear 2D image resolution. It is believed that the 60 GHz imaging/detection system results using the developed probes show potential of detecting threatening objects through screening of materials and public

    Design and analysis of wideband passive microwave devices using planar structures

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    A selected volume of work consisting of 84 published journal papers is presented to demonstrate the contributions made by the author in the last seven years of his work at the University of Queensland in the area of Microwave Engineering. The over-arching theme in the author’s works included in this volume is the engineering of novel passive microwave devices that are key components in the building of any microwave system. The author’s contribution covers innovative designs, design methods and analyses for the following key devices and associated systems: Wideband antennas and associated systems Band-notched and multiband antennas Directional couplers and associated systems Power dividers and associated systems Microwave filters Phase shifters Much of the motivation for the work arose from the desire to contribute to the engineering o

    Acoustic Waves

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    The concept of acoustic wave is a pervasive one, which emerges in any type of medium, from solids to plasmas, at length and time scales ranging from sub-micrometric layers in microdevices to seismic waves in the Sun's interior. This book presents several aspects of the active research ongoing in this field. Theoretical efforts are leading to a deeper understanding of phenomena, also in complicated environments like the solar surface boundary. Acoustic waves are a flexible probe to investigate the properties of very different systems, from thin inorganic layers to ripening cheese to biological systems. Acoustic waves are also a tool to manipulate matter, from the delicate evaporation of biomolecules to be analysed, to the phase transitions induced by intense shock waves. And a whole class of widespread microdevices, including filters and sensors, is based on the behaviour of acoustic waves propagating in thin layers. The search for better performances is driving to new materials for these devices, and to more refined tools for their analysis

    Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

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    La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume

    Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

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    La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume
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