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???metadata.dc.type???: Tese
Title: A 64-element and dual-polarized SICLbased Slot antenna array development qpplied to TDD massive MIMO
???metadata.dc.creator???: Filgueiras, Hugo Rodrigues Dias 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Sodré Júnior, Arismar Cerqueira
???metadata.dc.contributor.referee1???: Figueiredo, Felipe Augusto Pereira de
???metadata.dc.contributor.referee2???: Xiao, Pei
???metadata.dc.contributor.referee3???: Mittra, Raj
???metadata.dc.contributor.referee4???: Brito , José Marcos Câmara
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho é concernente ao desenvolvimento de um arranjo de antenas para a banda de 26 GHz com polarização dupla e 64 elementos baseados em fendas impressas, excitados independentemente por uma linha do tipo coaxial integrada ao substrato (SICL-SAA), a fim de garantir baixo nível de acoplamento mútuo entre os mesmos. Os elementos irradiadores são constituídos por fendas impressas no substrato Rogers CuClad 233 de 0,25 mm de espessura. Na camada inferior, implementa-se cavidades individuais atuando como refletores, para garantir irradiação normal ao plano do arranjo sem comprometer o nível de acoplamento mútuo. Conduz-se um procedimento de desenvolvimento em 11 etapas, obtendo-se um modelo numérico final da SICL-SAA com 1,8 GHz da banda, de 25 a 26,8 GHz (6,9%), considerando coeficiente de reflexão (S11) menor que -10 dB e 1 GHz da banda para S11 < -20 dB. Os resultados experimentais se mostram em excelente concordância com os numéricos. A SICL-SAA provê 2 GHz de banda para S11 < -10 dB, acoplamento mútuo abaixo de -23 dB ao longo de toda banda, envelope correlation coefficient, ECC < -60 dB, abertura de feixe de 85° em ambos os planos e ganho de 7,4 dBi em 26 GHz. Além disso, uma nova metodologia para avaliar arranjos de antenas em sistemas MIMO TDD (time division duplexing), baseada no diagrama de irradiação do arranjo, é concebida visando interpretar a cobertura e a resolução espacial, por meio da inspeção dos múltiplos feixes resultantes do processo de codificação digital. Particularmente, o impacto na resolução espacial do sistema MIMO massivo (mMIMO) é avaliado em função da correlação entre canais, utilizando uma abordagem exclusivamente em rádiofrequência (RF). Propôs-se uma nova figura de mérito (fator Λ) capaz de quantificar os múltiplos feixes criados pela sobreposição de diagramas de irradiação do sistema MIMO.
Abstract: This research is focused on the development of a 64-elements and dual-polarized slot-based antenna array, fed by a substrate integrated coaxial line (SICL-SAA), with the purpose of reducing mutual coupling in the 26 GHz band. We propose using printed slot antenna array elements on a 0.25 mm thickness Rogers CuClad 233. At the bottom layer, individual cavities are applied for ensuring boresight radiation without compromising the low mutual coupling level among the array elements. An eleven-step design procedure is carried out, reaching on a final numerical SICL-SAA with 1.8-GHz bandwidth, from 25 to 26.8 GHz (6.9%) considering reflection coefficient (S11) lower than -10 dB and a 1-GHz bandwidth for S11 < -20 dB. Experimental results have been shown in excellent agreement with full-wave numerical simulations, demonstrating up to 2 GHz bandwidth from 24.5 to 26.5 GHz for S11 < -10 dB for all array elements. The mutual coupling between adjacent elements is kept lower than -23 dB for the entire bandwidth, envelope correlation coefficient, ECC < -60 dB and the radiating elements provide an 85º beamwidth in both planes (φ = 0° and φ = 90°) and 7.4 dBi gain. Furthermore, a new radiation pattern-based methodology for time division duplexing (TDD) massive MIMO (mMIMO) array evaluation is conceived, which enables to interpret the antenna array coverage and spatial resolution, by inspecting the array resultant multiple beams. Particularly, the impact on the mMIMO spatial resolution is also conducted as a function of the channel correlation, by means of an exclusively radiofrequency approach, i.e. with the advantage of not considering the system-level features. The proposed figure of merit (Λ factor) quantifyies the created multiple beams by the overlapped radiation patterns from mMIMO systems.
Keywords: 5G; antenas em fendas; arranjo de antenas; MIMO massivo; ondas milimétricas; SICL; TDD
5G; antenna array; massive MIMO; millimeter waves; SICL; slot antennas; TDD.
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia - Telecomunicações
Language: eng
???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???: Doutorado em Engenharia de Telecomunicações
Citation: Filgueiras , Hugo Rodrigues Dias. A 64-element and dual-polarized SICLbased Slot antenna array development qpplied to TDD massive MIMO. 2022. [129]. Tese( Doutorado 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/232
Issue Date: 15-Mar-2022
Appears in Collections:Doutorado em Telecomunicações

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