Design and analysis of an antenna array system for communication using high-altitude platforms

Abstract

Este trabalho apresenta o projeto e análise de um sistema de rede de antenas para serviços de comunicações móveis em um cenário empregando plataformas de alta altitude (HAPs). Para este fim, uma rede de antenas de microfita foi projetada para operar em dupla-banda e dupla-polarização, onde a rede deve receber o sinal em uma banda e reenviá-lo em outra. Esses requisitos foram cumpridos usando uma rede de antenas com m´ultiplas camadas, onde cada patch foi alimentado por linhas de alimentação independentes. A polarização circular foi obtida pelo uso de patches quadrados com os cantos truncados. Foram necessárias otimizações para compensar os efeitos de acoplamento mútuo no nível da razão axial. Para realizar o controle do diagrama de irradiação para o modo de transmissão, utilizou-se um algoritmo para calcular os pesos necessários para apontar o lóbulo principal e controlar o nível dos lóbulos laterais. Adicionalmente ao projeto da rede, o desenvolvimento de um circuito em alta frequência (HF) para a retransmissão foi descrito. O projeto do circuito transmissor foi realizado empregando componentes comerciais, que foram testados individualmente antes da integração final. Durante os testes em bancada, ficou evidente a necessidade de predição do comportamento eletromagnético do layout da placa de circuito impresso e dos componentes ativos/passivos para obtenção de bons resultados. Com o intuito de acelerar o processo de desenvolvimento de circuitos em HF, um procedimento para a realização de simulações eletromagnéticas de placas de circuito impresso foi proposto. Os resultados experimentais demonstraram que este procedimento produziu bons resultados.