Design of A Programmable Wideband Microwave Feed Network. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MSc Thesis) Thesis_201004940.pdf - Accepted Version Download (47MB) | Preview

Arabic Abstract

في هذا العمل تم تصميم وصنع شبكة تغذية ميكروويف واسعة النطاق ومبرمجة ذاتيا. تتكون بنية التصميم من أربع مراحل أساسية، التبديل، إزاحة الطور، توهين/تضخيم، ومرحلة التحكم. صُممت هذه الشبكة لكي تغطي نطاق ترددي من 5.2 إلى 6 جيجاهيرتز. مغيري الطور يتم التحكم بهم رقميا للتحكم في الطور. وحدة تحكم رقمية تستخدم للتحكم في جميع مراحل شبكة التغذية. لإعطاء الإتساع المطلوب يتم استخدام مكبرات متغيرة التكبير رقميا. تمت المحاكاة والتصنيع للشبكة على لوحة من مادة \LR{(FR-4)} بسُمك يساوي 8.0 مم. توافق جيد بين نتائج المحاكاة والنتائج العملية تم تحقيقه. دقة الإتساع المقاس عمليا كانت 5.0 ديسيبل بخطأ مقدارة أقل من \LR{+0.22/-0.12} ديسيبل. كما كانت دقة الطور تقريبا حوالي 625.5 درجة بخطأ قدره أقل من \LR{+/-1} درجة والتي تحقق دقة مسح تصل إلى 8.1 درجة. كما يمكن التحكم في مستوى الفصوص الجانبية بإستخدام خاصية الإتساع المتغير لهذه الشبكة. الشبكة المصممة هي شبكة بفرعين كما أنها متعددة الإستخدام والتي يمكن أن تستخدم لتغذية أي نظام مكون من مصفوفة. أبعاد الشبكة المصممة كان \LR{$ 110\times 63\times 0.8 $} مم$ ^3 $. لأن الشبكة تحتاج نوع من المجمع لتجميع كل النواتج إلى مدخل جهاز الإرسال والإستقبال، تم تصميم وتصنيع مجمع صغير الحجم ذو 12 منفذ. هذا المجمع صُمم لنطاق ترددي من 3.2 إلى 3 جيجاهيرتز وشغل حجم \LR{$ 78.5\times 61\times 0.8 $} مم$ ^3 $.

English Abstract

The design and fabrication of a wide-band programmable microwave feed network is proposed. The design architecture is composed of four main stages, switching, phase shifting, amplification/attenuation and control. The proposed feed network is designed to cover a wide band from 2.5 to 6 GHz over two separate branches, one covers from 2.5 to 3 GHz and the other covers from 3 to 6 GHz. Digitally controlled phase shifters are used to control the phase. A digital control unit is used to provide the required control signals for all the feed network stages. Digitally controlled wide-band variable gain amplifiers are used to set the appropriate amplitude to the signal in both paths.} \emph{ The feed network is simulated and fabricated on an FR-4 substrate with thickness of $ 0.8mm $. Good matching between simulation and measurement results is achieved.The measured amplitude resolution was 0.5 dB with an error of less than +0.22/-0.12 dB. The measured phase resolution was approximately 5.625$ \degree $ with an error of less than $ \pm 1\degree $. This value of phase resolution can achieve a scanning beam resolution of $ 1.8\degree $ for a linear antenna array. Also, the sidelobe levels can be controlled by amplitude tapering functionality of the proposed network. The proposed network is a generic two-path design that can be used as a standalone network to feed any kind of array system. The size of the two-path feed network was $ 110 \times 63 \times 0.8 mm^3 $. Since the feed network needs a kind of combiner circuit to combine all the outputs from the network to the input of a transceiver, a compact size 12-port microwave combiner with phase compensation is designed and fabricated. The combiner covers the band from 2.3 to 3 GHz. Its size was $ 78.5 \times 61 \times 0.8 mm^3 $.}

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Sharawi, Mohammed
Committee Members:	Shikh, Sharif and Hammi, Oualid
Depositing User:	DEIF SAMIE ELSAYED (g201004940)
Date Deposited:	10 Jul 2013 07:35
Last Modified:	31 Dec 2020 09:10
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138916