Q1~
~
E
_
ISLO
_
Q
PlJM!_Z£).
_
D
_
Qp
~
~6P
R U P/1C I 0
~
ES
0
,
~
--
-
~J'Ll
~L6_,S_e.I,a~AS
Jo di
Clal1e a. Jeszis
Jimenez
.
Jo di
Rom
eu. Sehas icin Blanch.
Lluis
Joj e
G upo
A.M.R
..
Dep. Teo ia
de
la Selial y Com micaciones
E.T.S.
lngenie os
de
Telecomunicaci in
de
Ba celona
Uni e sidad
Po/i c'cnicn
de
Ca a/unya
Ap do
. Pos al 30002. 08080 Ba celona
ABSTRACT
A
p og nm
o
op imize
a
plana
an enna
design wi h some
speci ic
equi emen s
(Range,
N.L.P.S.,
Di ec i i y,
Weigh ing,
e c.)
minimizing
he
numbe
o
elemen s
has been
de eloped.
ln oducci in
El
di
se
i'io
de un
a ay
piano
conside ando
odos sus posibles
~
s
pec os
,
con o ma
un
p oblema
no lin
ea
l
en
cuan o
a su
p og am ~ci6n
y esoluci6n, asi po
ejemplo,
bas e
pensa
que
pa a
calcula
el ni11ne o de
elemen os
del
~ ~y
h ~ce
~l ~
sabe
la
e iciencia
del
mismo,
pe o
pa a
sabe
la
e iciencia,
es p eciso
de e mina
la
poncl
e
::~ci6n
de sus
elemen os
que
a su ez, y
en
pa alelo,
exige
conoce
el ni11ne o
cle
elemen os. Es e y o os
p oblemas
simila es
son
Ios
que
han lle ado a
plan ea
un p oceso i e a i o
cl
e cliseiio implemen aclo a
pa i
de
una
se ie de
p og am ~
s
que
consigue
una
ag up ~ci6n
6p im 1 minimizanclo
cl
ni1m
e o de
elemen os
y
con
!as
espcc i icac iones eq u
e
iclas
.
Es e p oceso se
mues a
esquem::i icamen e en el cliag am J de
la
Figu a
4.
Diseiio
gd ico
del
l 1allado de
A ay
En el disc
1io
del mallado de un
a ay,
ha
y que in e
n a
que
l l
cli
s ancia
in e elemen os
sea lo
may
o
posible
con
el
obje o
de
aumen a
l ~
Di ec
i
iclacl
de
la
an ena,
a a es del
inc emen o
del ::i ea
e ec i a
D = '
IH/A.
2N 11
,,
pe o es e
aumen
o de
la
dis anci ~
nunca
puede
se
ilimi ado,
si se
quie e
e i a
la
ap ~ ici6n
de 16bulos di ac aclos, clebidos a
la
pe iodicidad
del F
11
de inido
:
F ;l =
LL
I,.,.expj
2
HIA.(nclx(Kx
-
Kx
0
)+
nuly(J.:
;-
J.:;
0
))
Los m::iximos se
p oducen,
en una geome i J
c
c ::i
ngula en:
Kx"
=
/(
_y 0+
plcl
x
Ky"=Ky
0
+qlcly
K X " =
~;
i
11
(
0")
*cos
(
~)
l)
/{ y
cl
=
si
11
(
()")
si
11
(
41
,,
) .
Pa a p = 0 y J = 0 se
p oduce
el
16bulo
p incipal,
y
p:~ a
cualquie
o o
a
lo de p y
CJ
Ios
16bulos
di ac ados.
Po
o a
pa e,
sin(0,
1
)=
yK
1~+
/
,;;;,
lo
que implica que
pa a
que
Ios
16bulos
di ac ados
no se an isibles de be
cum
pi
i se que
("
x"
+
J/
lx)
2 + (
J.:
y o +
111
cly
)2
;<:
I . G ::i icamen e
la
an e io
ecuaci6n,
en
un piano
".
,.,
Ky,
S<'
cp escn a ia como
la
p oyecci6n
de
la
zona de
ba ido,
sob e el
pl ~no
de
la
an en ~,
des
plnada
al
pu n o ( 11 I
cl
x +
CJ
/
cly)
, es a
igu a
no
de
be
ene
zona
de
in e secci6n
con
el
ci culo
uni a i
o,
p:~m
e i a
16bulos
di ac ados
. La
angencia
o eceni
la
soluci6n de
comp omiso
de ea n a
op imiza
el
dise
1io
.
4
!.1
1l•k
•J
·•
·
11
/'J
~-
·l
~
~·
'''
Oil
lun(A.._.,
.
~
'J ,
..
)
71
O o
de
Ios
panime os
que
se
en onca
en el n e io plan e mien o es
e
~ingulo
de inclinaci6n
que
se le
puede
da
a piano
de
l
ape u a,
con espcc o
al
pl no xy, a i ndo
po
lo
an o
la
igu a
de
'scan'
p oyec ada,
pudiendose
ende
ha
c
ia
:
I)
Minimiza
las pe didas de inciclcncia,
al
ci cunsc ibi
l
zona de
'sc ~n'
a una
ci cun e encia,
cuyo
adio
de e mina
l s
mdximas pC' didas,
/.oss
=
c
-
,;;-;(;-;:
;T;-;(~
:
-
))
Fi;;u a
2.
-_-
--
-
--
·-
;----
,,.
1.
'0
.0
oJ q
..
~-:
0!:16
b•
•
>IJo
ll
d
: O.
JO
b o
b<b
lun
: -
11
lh
ll ...c
:
0100
.
U< dl ~
UU
o.I
C<
J
2)
Op imiza
e A ea
po
elemen o. Como se puccle e en
l
igu a
an e io ,
exis e
una zona
de
nadie
en e
la zona de
'scan',
y
l s
ci cun e encins
de R
=I+
-~>(!
;
CIJ(/3w .llh)),
pa a
log a una m::ixima
dis ancia
in e ele nen os, hay que
elimina
es as zonas:
i l
~
l
:
JIO
d'll;l
"'•
: o
~4
u.~
..
~.
d~
:
OJ/
lu
nl
J<ko
klo;,:
-
5.5 J J
ll l!c:
0000
: .
u
...
m~
o.o
uc:
9
Conside aci6n
de Ios
e o es
Figu o
3.
Las ecnicas de sin esis
pe mi en
calcula
In
dis ibuci(Jn en
1:1
:1pe um
p:1 a
consegui
un
diag ama
de
adiaci6n
especi icado.
Sin emba go,
al
cons ui
la
an e w, el
diagmnw
e:1l
disc epa
del
e6 ico,
mayo men e
en
la
egion de 16bulos sccun l: ios_
En
es a
ul ima
egion pn a un
cie o
dngulo,
el
cli~ g m
de acliaci6n
noes
m~is
que
la
supe posici6n
del
diag amn
e6 ico y unn can id:1d
nle:J o i~
cl lli
l:
a
Ios
e o es de ampli ucl y de
:1se
de
Ios
elemen os,
que
si se
conside an
de
medi:1
ce o y
g~
u
ss
i nns
,
ha dn que
la
unci6n
que
desc ibe
la
ampli ud
del diag am de adi:1ci6n [2] sea una unc
i(Jn
modil'ic
acl
de R yleigh, de alm:1ne a
que
la
P obabilidad
acumulada
de que un 16llulo
sec
und~nio
,
sob epase
cie o
ni el
po
encima
de su ni el e6 ico iene
dada
po
la
exp esi6n:
P(l
<
S)
= J (
1/a.)cxp(-(
12
)+
I
/?.o~)/
0(
//o
,,)
72
A
pa i
de
In
an e io
o mula,
si
se quic c
;1scg
u a una cie a P obabilidad
de
buen
uncionamien o,
hab d que diseiia la an cna con
un
Si.
A'/)~
SLR/)
0-
s.
Con:
o,
~
exp(o~/2)(
I+
a11 -
exp(-o~)"
5
I(Sl.h'O,.(?
:
'P(i)
'')
En
la
an e io
o mula 00 ep esen a el
e o
de ase del elemen o, que incluye an o
Ios
e o es
elec icos
coma
Io
s mecanicos, asi, conside anclo
Ios
e o es mas
comunes,
Ios
de
posicionamien o
del elemen o, y de posicion del
eje
de
la
an ena, coma independien es
en e
si, se
pueden
es udia
odos
coma
un
e o
de ase elec ico, al que:
o~~
1/
·
l(o
~+o>(. .·;-+y~)(u~+<)+
1
/2!<
Pondc aci6n
Se
han conside ado dos ipos de pondc aciones, nwdian e con olucion
de
n nys linenles que
consigue
mejo
e icicncia
que
la
con olucion
de
a a
ys
pianos elemen ales (2x2, 3x3,
pa
ejemplo)
[3]. Es os ul imos conlle an
la
apa icion
cle
una zona
cle
lobulos secunda ios con
geome ia
ci cula ,
y una
mejo
elacion
en e
la
co ien e
mc xima y
la
minima de ca a a acili a el diseiio
de
la
ed de alimen acion.
T a nmien o
de
ncoplos
milluos
Los acoplos mu uos en e elemen os a ec an
al
diag ama de ad iacion, a las
p opiedades
de
pola izacion e
impedancia
de
Ios
elemen os. Los a
co
plamien os al e an
Ios
modos en
la
ape u a,
p o ocando an o
di e en es
ampli udes de
Ios
que exis i ian conside ando
Ios
elemen os aislados,
coma
la
gene acion de nue os modos.
Pa a la p ediccion exac a del
compo amien o
cle
un
a ay es os acoplamien os deben
se
incluidos
en el p oceso
cle
dise
1i
o.
El acoplamien o m Huo a conside a en
un
a ay ini o de
ape u as
en
un
plana de ie a puecle
se analizado con p ecision usando una ecuacion in eg al y una ap oximacion a
la
uncion
de
G een.
La ecuacion in eg al se sol uciona com '1nmcn e sus i uyenclo
Ios
campos en
Ins
ape u as
po se ies ini as de modos y
de e minando
I
os
coei'icien
es
cle
las se ies
pa
el me odo de
Gale kin
.
Di e en es
au o es han es ucliaclo es
e
p oblema. De
en e
oclo
s c
ll
os, Bi d [4] ha desa ollado
un me odo que
pe mi e
es udia
acoplos en e
ape u as
de climensiones
no
necesa iamen e
iden icas, con
lo
que se puede
aumen a
1:1
lexibilidad de dise1io.
Ejcm(Jlo
(H:ic ico
de
disciio
de
una
nn ena
Especi icaciones de
la
an ena plana:
-Geome ia:
Rec angula , con olucion lineal.
-Ponde acion:
Taylo -
V illenue e,
n~J
-NLPS
:
N
LI'S
11
~
40/Ju
N 1
./'S,
~
2
~
·
;
Ob
-Elemen
o:
Dipolo en !--I 2 o ien aclo seg ln c jc
.x
.
-Di ec i idad:
40
dB
-Ba ido
Acimu :
<l>lllill=-
/1
50
-Ba ido Ele acion:
73
8m u=Oo
-Tole ancias:
a
11
=1Db
60
=I
oo
p =
90%
CONCLUSIONES
RESULTADOS
0/?TE/ 'IDOS:
Espaciado del mallado: dx= 0.55; dy=0.65
N llne o de elemen os=
(><.lx69
E iciencia de iluminacic'ln =
0.707
Di ec i idad conseguida = ,10.2 ill.
Angulo de inclinacion del
pl:1no
cle
la
an ena ! il
21
n
Pe didas de incidencia Los':=
.1.1
clll
Ancho de lwz en
el
piano
11
=
2.1
''
Ancho de haz en
el
piano F = I
.9"
Se ha desa ollado un me odo i e a i o meclian e sol' ll':ne. de diseiio op imizaclo de ag upaciones
planas
de
an enas
englobando
odos aquellos ac o s que de alguna mane a inciden en el
compo amien o
eal de
la
an ena.
Figu n
.J.
O
UTPUT
74
REFERENC AS
[I]
A
g aphical
echnique
o
de e mining
op im:1l
1 :-~y
:-~n enn:-~
geome y.
Co ey.IEEE
A
P-33
nu m. 7 1985
[2] Sidelobes
Con ol
o
Solid S a e A 1y ; n C'nn:ls.
J.J. Lee.
IEEE
AP-36
num
3 1988
[3]
Con olu ion
Syn esis
o
Ring
Siclelobes o hex:1gonal and
squa e
planna
a ays
.
P oceedings
o
1983 U .R.S.
I.
[4] Analysis
o
Mu ual
Coupling
in
Fini e
1
ays
oi'
Di e en -Sized
Rec angula
Wa eguides.
T.
S.
Bi d.
IEEE
T ansac ions
on An enn 1s and P opaga ion, Vo .38 num 2 1990.
0 . 8
0.6
p
0.
4
13
. 2 -
0.4
0.8
1.2 1.6
2
2.4
2.8
3.2
S
(1
ln
ea1
-20
-3
0
Db
- 5 0
Lu.c..!.u.u.L~~cW.!J.J.Hl.hlli.ll..LJ..WcUW.ub.!.ul..cc•
•
u.!•
!-'.!.'
"""'
u.L.IIW.WC...Wililli"-L.!.L
·
lli
[l
ULI
ili•
J..UL.J.Wil.ul
'""'"
ll.u.uJ
FICH
-1.2
-0.8
-0.4
0
0.4
0.8
1.
2
U=sln( he a)*l
75