The rapid evolution of wireless communication technologies has led to the need and development of efficient and compact antennas that can operate at a wide range of frequencies. This thesis, done as a curricular internship at JMA Wireless Milano, aims to explore the fundamentals of antenna theory and leverage electromagnetic simulations using ANSYS HFSS Design simulator to design and optimize Ultra Wide Band Monopole antennas. The introductory part of this research consists of overview of antenna theory, covering essential concepts such as radiation mechanisms, antenna parameters, radiation patterns, directivity and gain. Special emphasis is given to the challenges and practical applications associated with ultra wide band antenna design and testing of practical antenna systems using network analyzer to analyze their performance. Subsequently, the thesis delves into the simulation aspect, where advanced simulation tools are employed to model and analyze the behavior of UWB Plate Monopole Antennas used for communication Applications. A systematic simulation methodology is established, which encompasses the accurate modeling of PCB material properties, conductor layouts using coaxial and direct feeds, and antenna topologies. With a focus on different types of monopoles operating in both indoor and outdoor applications, the study investigates various PCB antenna configurations, including slotted antennas. The performance of each design is thoroughly evaluated in terms of radiation patterns and efficiency, gain and bandwidth. In conclusion, this thesis presents a comprehensive study of antenna theory basics and their application in the simulation and optimization of UWB monopole antennas for practical applications.
La rapida evoluzione delle tecnologie di comunicazione wireless ha portato alla necessità e allo sviluppo di antenne efficienti e compatte in grado di operare in un'ampia gamma di frequenze. Questa tesi, svolta come tirocinio curriculare presso JMA Wireless Milano, mira a esplorare i fondamenti della teoria delle antenne e sfruttare le simulazioni elettromagnetiche utilizzando il simulatore ANSYS HFSS Design per progettare e ottimizzare antenne monopole a banda ultra larga. La parte introduttiva di questa ricerca consiste in una panoramica della teoria dell'antenna, che copre concetti essenziali come meccanismi di radiazione, parametri dell'antenna, schemi di radiazione, direttività e guadagno. Particolare enfasi è data alle sfide e alle applicazioni pratiche associate alla progettazione di antenne a banda ultralarga e al test di sistemi di antenne pratici utilizzando un analizzatore di rete per analizzarne le prestazioni. Successivamente, la tesi approfondisce l'aspetto della simulazione, in cui vengono utilizzati strumenti di simulazione avanzati per modellare e analizzare il comportamento delle antenne monopolo a piastra UWB utilizzate per applicazioni di comunicazione. Viene stabilita una metodologia di simulazione sistematica, che comprende la modellazione accurata delle proprietà dei materiali PCB, dei layout dei conduttori utilizzando alimentazioni coassiali e dirette e delle topologie delle antenne. Concentrandosi su diversi tipi di monopoli che operano sia in applicazioni interne che esterne, lo studio analizza varie configurazioni di antenne PCB, comprese le antenne slotted. Le prestazioni di ciascun progetto vengono valutate attentamente in termini di schemi di radiazione ed efficienza, guadagno e larghezza di banda. In conclusione, questa tesi presenta uno studio completo dei fondamenti della teoria delle antenne e della loro applicazione nella simulazione e ottimizzazione delle antenne unipolari UWB per applicazioni pratiche.
Performance of Monopole Antennas Evaluated from Simulation Analysis for Ultra Wide Band Applications
VAZIM LATHEEF
2022/2023
Abstract
The rapid evolution of wireless communication technologies has led to the need and development of efficient and compact antennas that can operate at a wide range of frequencies. This thesis, done as a curricular internship at JMA Wireless Milano, aims to explore the fundamentals of antenna theory and leverage electromagnetic simulations using ANSYS HFSS Design simulator to design and optimize Ultra Wide Band Monopole antennas. The introductory part of this research consists of overview of antenna theory, covering essential concepts such as radiation mechanisms, antenna parameters, radiation patterns, directivity and gain. Special emphasis is given to the challenges and practical applications associated with ultra wide band antenna design and testing of practical antenna systems using network analyzer to analyze their performance. Subsequently, the thesis delves into the simulation aspect, where advanced simulation tools are employed to model and analyze the behavior of UWB Plate Monopole Antennas used for communication Applications. A systematic simulation methodology is established, which encompasses the accurate modeling of PCB material properties, conductor layouts using coaxial and direct feeds, and antenna topologies. With a focus on different types of monopoles operating in both indoor and outdoor applications, the study investigates various PCB antenna configurations, including slotted antennas. The performance of each design is thoroughly evaluated in terms of radiation patterns and efficiency, gain and bandwidth. In conclusion, this thesis presents a comprehensive study of antenna theory basics and their application in the simulation and optimization of UWB monopole antennas for practical applications.| File | Dimensione | Formato | |
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