Νικολόπουλος ΧρήστοςNikolopoulos ChristosΟυρανίδης ΔημήτριοςOuranidis Dimitrios2026-04-062026-04-062026-02-05https://apothesis.hmu.gr/handle/123456789/11594Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών του Ελληνικού Μεσογειακού Πανεπιστημίου και πραγματεύεται τη σχεδίαση και προσομοίωση μικροταινιακών κεραιών και στοιχειοκεραιών για εφαρμογές δορυφορικών επικοινωνιών. Το αντικείμενο της εργασίας εντάσσεται σε έναν ιδιαίτερα δυναμικό και τεχνολογικά απαιτητικό τομέα των τηλεπικοινωνιών, ο οποίος γνωρίζει ραγδαία ανάπτυξη λόγω της αυξανόμενης ανάγκης για αξιόπιστη, υψηλής ταχύτητας και παγκόσμιας κάλυψης μετάδοση δεδομένων. Στόχος της εργασίας είναι η μελέτη των βασικών αρχών λειτουργίας των μικροταινιακών κεραιών τύπου patch, η ανάλυση των πλεονεκτημάτων και των περιορισμών τους, καθώς και η διερεύνηση της συμπεριφοράς τους όταν χρησιμοποιούνται ως δομικά στοιχεία σε στοιχειοκεραίες. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη σχεδίαση κεραίας με κεντρική συχνότητα λειτουργίας τα 22 GHz, συχνότητα που παρουσιάζει αυξημένο ενδιαφέρον για σύγχρονα δορυφορικά συστήματα, καθώς και στη διαμόρφωση συστοιχίας τεσσάρων στοιχείων με στόχο τη βελτίωση του κέρδους και της κατευθυντικότητας. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε βασίζεται σε αριθμητική προσομοίωση πλήρους κύματος με τη χρήση του εμπορικού λογισμικού ANSYS HFSS, το οποίο αξιοποιεί τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων για την επίλυση των εξισώσεων του Maxwell. Μέσω του λογισμικού πραγματοποιήθηκε ο υπολογισμός κρίσιμων παραμέτρων, όπως οι S-παράμετροι, τα διαγράμματα ακτινοβολίας και το συνολικό κέρδος των υπό μελέτη διατάξεων, επιτρέποντας την αξιολόγηση και βελτιστοποίηση της απόδοσής τους. Η εργασία φιλοδοξεί να αποτελέσει ένα ολοκληρωμένο και κατανοητό σύνολο θεωρητικής ανάλυσης και πρακτικής εφαρμογής, το οποίο μπορεί να λειτουργήσει ως βάση για περαιτέρω μελέτη και εξέλιξη στον τομέα των μικροταινιακών κεραιών και των στοιχειοκεραιών για δορυφορικές επικοινωνίες. Στο πλαίσιο αυτό, η δομή της εργασίας οργανώνεται ως εξής: στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες των δορυφορικών επικοινωνιών και των μικροταινιακών κεραιών, στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται ανασκόπηση της σχετικής τεχνολογίας και των στοιχειοκεραιών, στο κύριο μέρος αναλύεται η διαδικασία σχεδίασης και προσομοίωσης, ενώ στα τελικά κεφάλαια παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα της μελέτης.This diploma thesis was carried out at the Department of Electronics Engineering of the Hellenic Mediterranean University and focuses on the design and simulation of microstrip antennas and antenna arrays for satellite communication applications. The subject of the thesis lies within a particularly dynamic and technologically demanding field of telecommunications, which is experiencing rapid growth due to the increasing need for reliable, high-speed, and global data transmission. The aim of this work is to study the fundamental operating principles of microstrip patch antennas, analyze their advantages and limitations, and investigate their behavior when used as building elements in antenna arrays. Special emphasis is placed on the design of an antenna with a center operating frequency of 22 GHz, a frequency band of significant interest for modern satellite systems, as well as on the development of a four-element antenna array intended to improve gain and directivity. The adopted methodology is based on full-wave numerical simulation using the commercial software ANSYS HFSS, which employs the Finite Element Method for solving Maxwell’s equations. Through this software, critical parameters such as S-parameters, radiation patterns, and overall gain of the studied configurations were calculated, enabling the evaluation and optimization of their performance. This thesis aspires to constitute a comprehensive and comprehensible combination of theoretical analysis and practical implementation, which may serve as a basis for further study and development in the field of microstrip antennas and antenna arrays for satellite communications. Within this framework, the structure of the thesis is organized as follows: the first chapter presents the fundamental concepts of satellite communications and microstrip antennas, the second chapter provides a review of the relevant technology and antenna arrays, the main part analyzes the design and simulation procedure, and the final chapters present and discuss the results and conclusions of the study.elAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United StatesΜικροταινιακή κεραίαΚεραία τύπου patchΣτοιχειοκεραίαΔορυφορικές επικοινωνίεςΥψηλές συχνότητεςΚέρδος κεραίαςΔιάγραμμα ακτινοβολίαςΜέθοδος πεπερασμένων στοιχείων (FEM)ANSYS HFSSΗλεκτρονική κατεύθυνση δέσμηςMicrostrip antennaPatch antennaAntenna arraySatellite communicationsHigh-frequency antennasAntenna gainRadiation patternFinite Element Method (FEM)Beam steeringΜεταπτυχιακή Διατριβή