Numerical synthesis of filtering antennas

Abstract

Dizertační práce je zaměřena na kompletní metodiku návrhu tří a čtyř prvkových flíčkových anténních řad, které neobsahují žádné filtrující části a přesto se chovají jako filtrující antény (filtény). Návrhová metodika kombinuje přístup pro návrh filtrů s přístupem pro anténní řady a zahrnuje tvarování frekvenčních odezev činitele odrazu a normovaného realizovaného zisku. Směr hlavního laloku přes pracovní pásmo je kontrolován také. S cílem kontrolovat tvary uvedených charakteristik, nové gi koeficienty jsou představeny pro návrh filtrujících anténních řad. Návrhová metodika byla ověřena na tří a čtyř prvkové filtrující anténní řadě přes frekvenční pásmo od 4,8 GHz do 6,8 GHz, pro šířku pásma celé struktury od 7 % do 14 % a pro požadovanou úroveň činitele odrazu od –10 dB do –20 dB. Celá metodika byla podpořena výrobou a měřením šesti testovacích vzorků filtrujících anténních řad s rozdílnými konfiguracemi. Ve všech případech se simulované a naměřené výsledky dobře shodují.The dissertation thesis is focused on a complete design methodology of a three and four-element patch antenna arrays which are without any filtering parts and yet behave like a filtering antenna (filtenna). This design combines filter and antenna approaches and includes shaping the frequency response of the reflection coefficient and the modelling of the frequency response of the normalized realized gain. The frequency response of the main lobe direction is controlled as well. In order to control the shape of these responses, a set of gi coefficients for designing the filtering antenna array are obtained. The design methodology was verified on the three-element and four-element filtennas over the frequency range from 4.8 GHz to 6.8 GHz; for fractional bandwidth from 7 % to 14 % and for level of the reflection coefficient from –10 dB to –20 dB. The whole design methodology was supported by manufacturing and measuring six test cases of the filtering antenna array with different configurations. Simulated and measured results show a good agreement in all cases.