Coupled Oscillator Phased Antenna Array Element for Phase Shifter-less Beam Steering

Abstract

La rápida expansión de las comunicaciones inalámbricas y la creciente demanda de ancho de banda están acelerando el desarrollo de tecnologías que operan a altas frecuencias. Para dar solución al canal de propagación hostil que estas bandas de frequencia sufren, los arrays de antenas suscitan un creciente interés, pues son capaces de producir un haz dirigible con alta directividad. Los esquemas de conformado de haz convencionales utilizan componentes costosos y voluminosos, y los arrays basados en phase-shifters, que representan la técnica más extendida actualmente, están perdiendo popularidad de cara a futuras aplicaciones, en las cuales la rentabilidad y eficiencia están siendo altamente impulsadas.

Este trabajo de final de máster describe el diseño de un elemento de un array, que forma el elemento básico de un array de conformado de haz que no utiliza phase shifters. Operando a 2.45 GHz, la arquitectura de beam-forming propuesta en este documento utiliza una técnica de acoplo entre osciladores operando bajo el fenómeno de injection locking para controlar la distribución de fase en el array.

The ubiquity of modern wireless communications and the huge and ever-growing demand of data bandwidth are accelerating the development of technologies operating at higher frequencies. To overcome the hostile propagation channel that these frequencies face, a lot of attention has been put on antenna arrays, which produce high directivity with steerable beam direction. Conventional beam-forming schemes rely on bulky and costly components, and traditional phase shifter-based arrays, which account for the currently most widespread beam-forming technique, are losing popularity for future applications, where system cost-effectiveness is strongly embraced.

This master¿s dissertation covers the design of an array element, that forms the basic antenna element of a phase-shifterless beamsteering antenna array operating at 2.45 GHz. The beam-forming architecture proposed in this document presents a nearest-neighbor coupling technique between oscillators operating under the injection locking phenomenom to control the phase distribution in the array.