(Sub)millimeter-Wave Antennas

Disertační práce se zabývá návrhem a optimalizací kruhově polarizované anténa pro oblast terahertzových kmitočtů. V práci se věnuji zjednodušené teorii terahertzového zdroje a návrhu vhodné antény pro tento zdroj. Návrh je zaměřen na dosažení kruhové polarizace z lineárně polarizovaných antén. Abych potlačil šíření povrchové vlny na elektricky tlustém dielektrickém substrátu, věnuji se návrhu a optimalizaci specifických periodických struktur. Návrh těchto struktur je poměrně komplikovaný, protože neexistuje přímočarý vztah mezi vlastnostmi struktur s elektromagnetickým zádržným pásmem (EBG) a geometrií buňky. Abych vhodně koncentroval vyzařovanou energii do úzkého svazku, věnuji se návrhu a optimalizaci částečně odrazného plochy (PRS), které působí jako planární čočka pro terahertzovou anténu.The thesis deals with the design and optimization of circularly polarized antennas for THz frequencies. In the thesis, a simplified theory of THz sources is presented, and a suitable antenna for a THz source is designed. The design is focused on achieving circular polarization from linearly polarized antennas. In order to suppress surface waves on an electrically dense dielectric substrate, we design and optimize specific periodic structures. The design of such a structure is rather complicated since the relation between electromagnetic band gap (EBG) properties and unit cell geometry is not straightforward. In order to properly focus the radiated energy, we design and optimize a partially reflective surface (PRS) acting as a planar lens for the THz antenna.

Antennas for milimeter-wave bands

Tato práce popisuje návrh a experimentální ověření tří typů širokopásmových antén, motýlkové antény, Vivaldiho antény a spirálové antény. Sledovanými parametry jsou šířka pásma, vstupní impedance, zisk a směrová charakteristika. Dalším krokem je návrh trychtýřové antény pro pásmo milimetrových vln. Pozornost byla věnována správnému návrhu budiče pro trychtýřovou anténu. Pro výslednou anténní strukturu byly vybrány motýlková anténa a Vivaldiho anténa. Na jedné straně anténní struktura poskytuje široké pásmo a vysoký zisk na straně druhé.This thesis describes design and experimental verification of three types of the wideband antenna Bow-tie antenna, Vivaldi antenna and Spiral antenna. The tracked parameters are bandwidth, input impedance, gain and directivity patterns. Next step is design of millimeter-wave horn antennas. Attention is turned to the proper construction of a wideband feeder of the horn. For the final antenna structure, a bow-tie dipole and a Vivaldi antenna were chosen. The antenna construction is aimed to provide a wide bandwidth on one hand and a high gain on the other hand.

Low Altitude FM Radioaltimeter

Predmetem mé bakalárské práce je návrh FM radiovýškomeru pro merení malých výšek pracujícím na principu merení záznejového kmitoctu. Radiovýskomer pracuje v pásmu 5,760 GHz. Návrh je realizován klasickým obvodovým rešením bez použití RF modulu. Návrh každé cásti je podporen simulacemi a merením.The aim of my bachelor thesis is to design a Low altitude FM radioaltimeter based on heterodyne frequency measurement. Radiolocator works in 5,760 GHz frequency band. Its design is based on solving peripheral circuits. There are no RF modules used. Design of each of them is supported by simulations and measurements.

Low-profile Circularly Polarized Antenna Exploiting Fabry-Perot Resonator Principle

We designed a patch antenna surrounded by a mushroom-like electromagnetic band-gap (EBG) structure and completed it by a partially reflective surface (PRS). EBG suppresses surface waves and creates the bottom wall of the Fabry-Perot (FP) resonator. PRS plays the role of a planar lens and forms the top wall of the FP resonator. The novel PRS consists of a two-layer grid exhibiting inductive and capacitive (LC) behavior which allows us to obtain a reflection phase between –108 and +180 degrees. Thanks to this PRS, we can control the height of the cavity in the range from λ/2 to λ/300. Obtained results show that the FP resonator antenna enables us to achieve a low profile and a high-gain. The patch is excited by a microstrip transmission line via the cross-slot aperture generating the circular polarization. Functionality of the described concept of the FP antenna was verified at 10 GHz. The antenna gain was 15 dBi, the impedance bandwidth 2.3% for |S11| < –10 dB, and the axial ratio bandwidth 0.6% for AR < 3.0 dB. Hence, the antenna is suitable for narrowband applications. Computer simulations show that the microwave FP antenna can be simply redesigned to serve as a source of circularly polarized terahertz waves