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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2995| Desarrollo de antenas miniatura UWB con aplicación en sistemas de comunicaciones móviles 5G Development of miniature UWB antennas with application in 5G mobile communication systems | |
| ERNESTO MEDINA BELTRAN | |
| JOSE LUIS MEDINA MONROY | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Antena 5G, UWB, ondas milimétricas, dispositivo móvil | |
| Desde hace algunos años la creciente demanda de datos móviles causada por el continuo incremento de dispositivos inalámbricos a nivel mundial como teléfonos inteligentes, tabletas, computadoras portátiles y muchos otros derivados del internet de las cosas (IdC), ha puesto en marcha el desarrollo de la red móvil de quinta generación o 5G, la cual promete satisfacer la alta demanda de datos móviles, superar todas las características de la red 4G y proveer nuevos servicios y aplicaciones. Para lograrlo, la red móvil 5G expandirá el uso del espectro a bandas de frecuencias más altas (por encima de 24 GHz), lo cual significa que se deben diseñar antenas que operen en el espectro de las ondas milimétricas, con gran ancho de banda y de tamaño reducido para ser fácilmente adaptables en los dispositivos móviles. Por tal motivo, en este trabajo de tesis se diseña, construye y caracteriza una antena para 5G de banda ultra ancha (UWB), capaz de operar en el intervalo de frecuencias de 20 a 50 GHz. En este trabajo se propone una nueva estructura de antena 5G con forma de T asimétrica y que incluye un plano de tierra con ranuras (defected-ground structure) DGS que consiste de tres cortes semicirculares ubicados en las esquinas superiores y por debajo de la línea de alimentación para mejorar el ancho de banda de impedancia. La antena desarrollada tiene dimensiones totales de 5.5×4.8×0.254 mm3. De manera adicional se desarrollaron otras dos antenas de parche 5G: una con un parche con forma circular y la otra con un parche cuadrado, donde ambas antenas utilizan también la misma técnica de alimentación y el plano de tierra DGS empleado en la antena T asimétrica, operando en la mayor parte del espectro 5G destinado para uso móvil. Las estructuras propuestas se analizaron y optimizaron efectuando un análisis paramétrico mediante el programa de análisis electromagnético Ansys HFSS para lograr un ancho de banda largo. Se presenta la metodología de diseño propuesta, así como el proceso de construcción y caracterización, mostrando resultados para cada una de las estructuras de antena. Todas las estructuras de antena se construyeron en un substrato Rogers RT/Duroid 5880 debido a sus bajas pérdidas tangenciales y a su baja constante dieléctrica. Se presentan los resultados teóricos y experimentales de las pérdidas por retorno, ganancia y patrones de radiación de cada una de las estructuras de antena. Los resultados de la medición de la antena 5G propuesta con forma de T... In the last years, the growing demand of mobile data caused by the worldwide continuous increase of mobile devices such as smartphones, tablets, laptops and many others related to the Internet of Things (IoT), has started the development of 5G or fifth generation mobile network, which promises to satisfy the high demand of mobile data communication, overcome all the characteristics of 4G network and provide new services and applications. To accomplish it, 5G mobile network will expand the spectrum usage to higher frequency bands (above 24 GHz), which means that antennas must operate in the millimeter wave region, have great bandwidth and reduced dimensions to be used in mobile devices. For this reason, in this thesis work an UWB antenna for 5G is designed, constructed and characterized, being capable of operating in the frequency range from 20 GHz up to 50 GHz. The proposed 5G antenna structure has a new asymmetric T-shape geometry that includes a defected-ground-plane structure (DGS) which consists in three semicircular notches placed in the upper corners and below the feeding line, in order to widen the impedance bandwidth. The developed antenna has total dimensions of 5.5×4.8×0.254 mm3. Additionally, two 5G patch antennas were developed: one with a patch with circular shape and the other one having a squared patch; both antennas utilize the same feeding technique and DGS employed in the asymmetric T antenna, operating in most part of the 5G spectrum destined for mobile usage. The proposed structures are analyzed and optimized by means of a parametric analysis using the electromagnetic analysis software HFSS to achieve a great bandwidth. It is presented the methodology of the proposed design, as well as construction and characterization processes, showing results for each of the antenna structures. The results of the measurement of the proposed asymmetric T shaped 5G antenna show that it operates from 21.13 GHz up to 50 GHz for a |𝑆11|<−10 dB, with a bandwidth larger than 28.87GHz (81.17%), covering the main 5G frequency bands destined for mobile usage (24GHz, 28 GHz y 38-39 GHz). The 5G UWB asymmetric T antenna with DGS proposed and developed is the first one in its kind developed in Mexico. | |
| CICESE | |
| 2019 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Medina Beltrán, E. 2019. Desarrollo de antena miniatura UWB con aplicación en sistemas de comunicaciones móviles 5G. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 127 pp. | |
| ANTENAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Electrónica y Telecomunicaciones |
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| tesis_Medina Beltran Ernesto_17_sep_2019.pdf | Versión completa a de la tesis | 3.73 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |