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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Arranjos de antenas para 5G com MIMO em ondas milimétricas
???metadata.dc.creator???: Boas, Evandro César Vilas
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Júnior, Arismar Cerqueira Sodré
???metadata.dc.contributor.referee1???: Júnior, Arismar Cerqueira Sodré
???metadata.dc.contributor.referee2???: Ribeiro , José Antônio Justino
???metadata.dc.contributor.referee3???: Capovilla, Carlos Eduardo
???metadata.dc.contributor.referee4???: Brito, José Marcos Câmara
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de arranjos de antenas em guia de onda fendido (slotted waveguide antenna array, SWAA) para sistemas de 5ª geração de telefonia móvel (5G) com MIMO (multiple-input and multiple-output), operando em ondas milimétricas. Avaliam-se três arranjos de antenas em guia de onda fendido aplicados à diversidade espacial e de polarização com dois elementos idênticos e separação entre 3 e 10 λo. Realiza-se a análise de desempenho dos arranjos em função das seguintes métricas: acoplamento mútuo, coeficiente de reflexão ativo, coeficiente de reflexão ativo total, coeficiente de correlação, envoltória do coeficiente de correlação (ECC), eficiência de irradiação total e eficiência de multiplexação. Destaca-se um arranjo de elementos SWAA com banda dupla e comutação de feixe e um outro para cobertura setorial em pontos de acesso, sendo os elementos aplicados à um case semelhante ao modelo comercial Airport da empresa Apple. Por fim, o terceiro SWAA baseia-se na integração de ranhuras metálicas à sua estrutura, com a finalidade de aumento de ganho. De modo geral, observou-se ótima concordância entre os resultados teóricos e experimentais. O SWAA com banda dupla e comutação de feixe apresentou níveis de acoplamento mútuo inferiores a -36 dB e ECC inferior a -40 dB para as duas faixas de frequência de interesse (28 e 38 GHz.). Para o segundo arranjo, esses valores foram respectivamente iguais a 40 dB e 50 dB para a banda de operação em 28 GHz. O SWAA com ranhuras metálicas apresentou banda fracionária de 8,47% (25,54–27,80 GHz), ganhos entre 26,6 e 27,7 dBi para a faixa de operação e aberturas de feixe de meia potência de 10º e 3º nos planos de azimute e elevação, respectivamente. A aplicação das ranhuras metálicas proveu aumento de ganho de 9 dB, corroborando para um arranjo de alto ganho com sistema de excitação simples.
Abstract: This work reports the development of slotted waveguide antenna arrays (SWAA), operating in millimeter waves, for multiple-input and multiple-output (MIMO) systems and applied to the fifth-generation mobile networks (5G). Three distinct SWAAs have been proposed for spatial and polarization diversity, by using two identical elements with separation between 3 and 10 λo. The following performance metrics have been considered: mutual coupling, active reflection coefficient, total active reflection coefficient, correlation coefficient, envelope correlation coefficient (ECC), total radiation efficiency and multiplexing efficiency. A dual-band switched-beam SWAA-based array has been developed for base stations MIMO applications. A second array was implemented to provide sectoral coverage at access points, with elements placed into a case similar of the Apple commercial airport model. Grooved metal structures were applied to the third SWAA to enhance its gain. Excellent agreement between theoretical and measured results has been observed in all cases. The dual-band switched-beam array demonstrated low mutual coupling as low as -36 dB and ECC less than -40 dB for the 28 and 38 GHz operating bands. These parameters were equal to -40 and -50 dB, respectively, for the second array with operation in the 28 GHz band. The high-gain SWAA with metal grooved-structures provided 8.47% (25.54–27.80 GHz) measured fractional bandwidth, gain from 26.6 to 27.7 dBi and half-power beamwidth in the azimuth and elevation planes equal to 10° and 3°, respectively. The metal grooved-structures enhanced the SWAA gain in 9 dB, resulting in a high-gain array with a simple feeding system.
Keywords: 5G; antenas; arranjos de antenas em guia de onda fendido; MIMO; ondas milimétricas
5G; antenna; slotted waveguide antenna array; MIMO; millimeter waves
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia - Telecomunicações
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Instituto Nacional de Telecomunicações
???metadata.dc.publisher.initials???: INATEL
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto Nacional de Telecomunicações
???metadata.dc.publisher.program???: Mestrado em Engenharia de Telecomunicações
Citation: Boas, Evandro César Vilas. Arranjos de antenas para 5G com MIMO em ondas milimétricas. 2019. [135]. dissertação( Mestrado em Engenharia de Telecomunicações) - Instituto Nacional de Telecomunicações, [Santa Rita do Sapucai] .
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/
URI: https://tede.inatel.br:8080/tede/handle/tede/199
Issue Date: 4-Dec-2019
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia de Telecomunicações

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