Μελέτη και ανάπτυξη μετρητικής διάταξης διαγράμματος ακτινοβολίας Μικροταιvιακώv Κεραιών.
Δεν υπάρχει διαθέσιμη μικρογραφία
Ημερομηνία
2026-08-26
Συγγραφείς
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
ΕΛΜΕΠΑ, Σχολή Μηχανικών (ΣΜΗΧ), Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών
Επιβλέπων
Περίληψη
Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τη μελέτη, τον σχεδιασμό και την
υλοποίηση μιας μετρητικής διάταξης για την πειραματική καταγραφή του διαγράμματος
ακτινοβολίας κεραιών με έμφαση στις τύπου μικροταινιακές .
Ως προς τη δομή, αρχικά παρουσιάζεται η ιστορία των κεραιών, οι βασικές εφαρμογές τους
καθώς και πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα τους. Στη συνέχεια, αναλύονται οι βασικές αρχές
λειτουργίας των μικροταινιακών κεραιών, οι παράμετροι ακτινοβολίας που χρησιμοποιούνται για
την ποσοτική τους αξιολόγηση, καθώς και η σημασία του διαγράμματος ακτινοβολίας για τον
χαρακτηρισμό της κατευθυντικότητας και της απόδοσής τους.
Έπειτα γίνεται αναφορά στο Vector Network Analyzer συνοδευόμενη από χρήσιμες τεχνικές
πληροφορίες για τη λειτουργία του. Παράλληλα, παρουσιάζονται αναλυτικά τα υλικά που
χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή της διάταξης, η διαδικασία συναρμολόγησης, τα πειραματικά
αποτελέσματα με τα αντίστοιχα διαγράμματα. Τέλος γίνεται λεπτομερής επεξήγηση κάθε γραμμής
κώδικα που αναπτύχθηκε σε περιβάλλον Arduino και Python
H αυτοματοποιημένη περιστροφική διάταξη που αναπτύχθηκε επιτρέπει την σταθερή και με
ακρίβεια περιστροφή της κεραίας καθώς και τη λήψη μετρήσεων ακτινοβολίας στο χώρο σε πλήρη
κύκλο 360°, με δυνατότητα ελάχιστης γωνίας περιστροφής 0,2°. Η διάταξη συνεργάζεται με
διανυσματικό αναλυτή δικτύου (VNA- Cobalt series C4420 της Copper Mountain ),για τη λήψη
σήματος από τη μικροταινιακή κεραία και τη δημιουργία διαγράμματος ακτινοβολίας. Ο κώδικας
που αναπτύχθηκε υλοποιεί την επικοινωνία Arduino–υπολογιστή–VNA, αυτοματοποιεί τη
διαδικασία λήψης , οργανώνει τα δεδομένα και τα αποθηκεύει για περαιτέρω ανάλυση. Επειτα
παρουσιάζονται τα αποτελέσματα, τα αντίστοιχα πολικά διαγράμματα και η αξιολόγηση της
ακτινοβολιακής συμπεριφοράς των πειραματικών μετρήσεων
Επιπλέον, περιλαμβάνεται επιπρόσθετος κώδικας για τη μέτρηση της απόδοσης της κεραίας
ως προς τη συχνότητα, χωρίς τη χρήση της περιστροφικής διάταξης. Μετά την εκτέλεση του,
παράγεται το αντίστοιχο διάγραμμα, ενώ τα αποτελέσματα αποθηκεύονται σε αρχείο μορφής CSV.
The present diploma thesis focuses on the study, design, and implementation of a measurement system for the experimental recording of the radiation pattern of antennas, with particular emphasis on microstrip antennas. Regarding its structure, the thesis initially presents the history of antennas, their main applications, as well as their advantages and disadvantages. Subsequently, the fundamental operating principles of microstrip antennas are analyzed, along with the radiation parameters used for their quantitative evaluation and the significance of the radiation pattern in characterizing their directivity and performance. Furthermore, the Vector Network Analyzer (VNA) is introduced, accompanied by useful technical information regarding its operation. In parallel, the materials used for the construction of the measurement system are presented in detail, together with the assembly procedure, the experimental results, and the corresponding plots. Finally, a detailed explanation of each line of the code developed in Arduino and Python environments is provided. The automated rotational system developed enables stable and precise rotation of the antenna, as well as the acquisition of spatial radiation measurements over a complete 360° rotation, with a minimum angular step of 0.2°. The system operates in conjunction with a Vector Network Analyzer (VNA), specifically the Cobalt Series C4420 manufactured by Copper Mountain Technologies, for acquiring the signal received from the microstrip antenna and generating its radiation pattern. The developed code implements communication between the Arduino, computer, and VNA, automates the measurement acquisition process, organizes the collected data, and stores it for further analysis. The experimental results, the corresponding polar plots, and the evaluation of the radiation characteristics obtained from the measurements are subsequently presented. Additionally, supplementary code is included for measuring the antenna performance as a function of frequency, without the use of the rotational system. Upon execution, the corresponding plot is generated, while the results are stored in CSV file format.
The present diploma thesis focuses on the study, design, and implementation of a measurement system for the experimental recording of the radiation pattern of antennas, with particular emphasis on microstrip antennas. Regarding its structure, the thesis initially presents the history of antennas, their main applications, as well as their advantages and disadvantages. Subsequently, the fundamental operating principles of microstrip antennas are analyzed, along with the radiation parameters used for their quantitative evaluation and the significance of the radiation pattern in characterizing their directivity and performance. Furthermore, the Vector Network Analyzer (VNA) is introduced, accompanied by useful technical information regarding its operation. In parallel, the materials used for the construction of the measurement system are presented in detail, together with the assembly procedure, the experimental results, and the corresponding plots. Finally, a detailed explanation of each line of the code developed in Arduino and Python environments is provided. The automated rotational system developed enables stable and precise rotation of the antenna, as well as the acquisition of spatial radiation measurements over a complete 360° rotation, with a minimum angular step of 0.2°. The system operates in conjunction with a Vector Network Analyzer (VNA), specifically the Cobalt Series C4420 manufactured by Copper Mountain Technologies, for acquiring the signal received from the microstrip antenna and generating its radiation pattern. The developed code implements communication between the Arduino, computer, and VNA, automates the measurement acquisition process, organizes the collected data, and stores it for further analysis. The experimental results, the corresponding polar plots, and the evaluation of the radiation characteristics obtained from the measurements are subsequently presented. Additionally, supplementary code is included for measuring the antenna performance as a function of frequency, without the use of the rotational system. Upon execution, the corresponding plot is generated, while the results are stored in CSV file format.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Arduino Uno, Βηματικό μοτέρ, Τρισδιάστατη εκτύπωση, Μικροταινιακές κεραίες, Διάγραμμα ακτινοβολίας, Μετρητική διάταξη, Διανυσματικός αναλυτής δικτύου, Κατευθυντικότητα, Κέρδος κεραίας