| dc.description.abstract | I denne oppgaven studerte man design av integrert antenne for 433 MHz. Det ble valgt å designe en invertert-F-antenne for bruk i røykvarsler produsert av ICAS AS. Invertert-F-antenne har den fordelen over monopolen at den tar mindre plass, og den er lettere å tilpasse til 50 ohm enn invertert-L-antenne. Man konsentrerte seg om fire hovedparametere ved tilpassinga av antenna; dimensjonene $h$, $d$, $w$, $l$. Man fant at høyden mellom jordplanet og antenneelementet, $h$, er en vanskelig parameter å bruke til tilpassning og bør bestemmes først. En økning i bredden på antenneelementet, $w$, gir bedring i refleksjonstap og båndbredde, opp til en gitt bredde, før det stabiliserte seg og $w$ bare endret på resonansfrekvensen. De to viktigste tilpassningsparametrene var lengden på antenneelementet, $l$, og avstanden mellom jord- og matebeinet $d$. Begge hadde innvirkning på resonansfrekvens og impedans, men $d$ hadde størst betydning for endring av reaktans, mens $l$ var mest utslagsgivende for resonansfrekvensen. $d$ ble derfor brukt til å tilpasse reaktansen og $l$ til å justere resonansfrekvensen. Siden begge parametrene virket inn på både resonansfrekvens og impedans, måtte man kompensere med den ene dimensjonen ved endring av den andre dimensjonen. Størrelsen på jordplanet er en veldig kritisk faktor ved utvikling av integrerte antenner. Da størrelsen på jordplanet minket, ble antenna mer kapasitiv. En fant at bredden på jordplanet, det vil si lengden på jordplanet som lå parallelt med antenna, var mer kritisk enn høyden. Det viste seg å være en øvre grense i jordplanstørrelsen der impedansen sluttet å endre seg. Hovedproblemet med det lille jordplanet i antennedesignet, var at den høye kapasitansen som oppstod måtte utliknes ved hjelp av en tilsvarende sterk induktans på antenna. Hvis man vurderer vanlig filterteori ser man at store reaktansverdier gir lavere båndbredde. Den største utfordringen i dette arbeidet var å måle på antennene fordi røykvarsleren som antenna ble konstruert for, hadde et elektrisk lite jordplan. For at en monopolantenne skal fungere optimalt må den reflekteres i et uendelig stort jordplan, slik at det ser ut som en dipol i fjernfeltet. Siden jordplanet var lite, ble antenna usymmetrisk og man fikk sterke strømmer i jordplanet. Da ANA ble koblet til for å måle på antenna, fant disse strømmene veien inn i jordkappa på coax-kabelen. Problemet som da oppstod var at antenna så et mye større jordplan, bestående av antennas jordplan, coax-kabelen og ANA. For å blokkere strømmen i jordkappa, og dermed isolere jordplanet for seg selv, prøvde man å koble både feritter og bazookabalun på coax-kabelen. Ferittene viste seg å ha svært liten innvirkning. Ved å legga hånda på coax-kabelen ville man gi utslag på $s_{11}$-målinger hvis det gikk strøm i jordkappa. Det ble store utslag ved målinger med og uten feritter, mens ved bruk av balun var det nært ingen utslag. Målingene med balun ga et akseptabelt avvik fra simuleringene. Bruk av feritter er bare å anbefale på elektrisk store antenner. Da gir kabelen refleksjoner og spredeeffekter som kan hindres ved å koble flere feritter langs kabelen. På antenner med små jordplan er det ikke like enkelt. Da får man en strøm på jordkappa som resultat av lite jordplan. Denne strømmen kan reflekteres ved hjelp av feritter, men det ble funnet at de også vil absorbere en del av energien. Anbefalingen falt derfor på bazookabalun. Balunen vil reflektere all strømmen i jordkappa uten å absorbere. Dimensjonene på balunen er ikke viktig, bortsett fra lengden på røret, som bestemmer senterfrekvensen. Båndbredden til det endelige utkastet ble målt til 6 MHz i fem forskjellige tilstander. Resonansfrekvensen endret seg fra 429 MHz på betong til 433 MHz på treverk. Festet på betong var båndet til røykvarsleren utenfor ETSI-båndet, 433,05 MHz - 434,79 MHz. En økning i resonansfrekvensen med 3 MHz hadde plassert antenna rundt ETSI-båndet for alle tilstander antenna ble målt i. Balunen hadde en båndbredde som lå under resonansfrekvensen til antenna alene, men dekket resonansfrekvens for antenne montert i røykvarsler. Det ble derfor ikke gjort målinger ved resonansfrekvens på antenna, men ved 435 MHz, som lå i balunens bånd. De simulerte strålingsdiagrammene for 433 MHz og antennas simulerte resonansfrekvens, 473 MHz, var svært like så man antok at målinger på 435 MHz ville gi en bedre tilnærming til antennas strålingsdiagram ved resonansfrekvens enn målinger gjort ved resonansfrekvensen uten balun. Den målte strålingen likner lite på simuleringene, men det har i den store sammenhengen lite å si for den endelige løsningen. Strålingen viste seg å være svært avhengig av hva som befant seg innenfor nærfeltet til antenna. Røykvarslerens utforming, samt vegger og tak røykvarsleren festes til, er derfor avgjørende faktorer for røykvarslerens endelige strålingsdiagram. For å være sikker på at båndbredden er god nok, og at rekkevidde og direktivitet er akseptabel, må røykvarsleren ferdigstilles med radiobrikke og måles alene. | nb_NO |
