On the analysis and design of 5G antenna arrays

Abstract

La investigació duta a terme durant aquest projecte ha estat supervisada pel Dr. Jaume Anguerai la Dra. Aurora Andújar.Aquest projecte es basa en el repte de "pujar a l'onada" de la tecnologia emergent del 5G mitjançant l'anàlisi de viabilitat d'un Array d'Antenes 5G que treballa a les freqüències d'ona mil·limètrica (mmW).L'objectiu és dissenyar i analitzar una solució d'Array d'Antenes 5G viable que resolgui els desafiaments que presenten les freqüències mmW, com la complexitat del disseny a causa de les freqüències extremadament altes, les pèrdues de transmissió, el necessari alt Guany d'antena i l’alta Directivitat de l'antena.Per aconseguir l'objectiu, es defineix un pla de projecte amb els passos seguits i les tasques necessàries per assolir l'objectiu. En aquest pla, s'han dut a terme diverses fases experimentals. Es va realitzar una anàlisi electromagnètic preliminar d'una sola antena a una certa freqüència de mmW; continuant amb una anàlisi electromagnètic d'un Array d'Antenes a la mateixa freqüència de mmW, la base d'aquest projecte, i un estudi de viabilitat de la seva funcionalitat com una antena 5G real per a ser presentada al mercat.Els resultats obtinguts en el desenvolupament del projecte demostren que la solució d'Array d'Antenes 5G presentada al llarg d'aquest projecte és una veritable candidata per ser implementada com una solució d'antena per als dispositius sense filsde l'emergent tecnologia 5G

La investigación llevada a cabo durante esteproyecto ha sido supervisada por el Dr. Jaume Angueray la Dra. Aurora Andújar.Este proyecto se basa en el desafío de "subirse a la ola" de la tecnología emergente del 5G mediante el análisis de viabilidad de un Array de Antenas 5G que trabaja a las frecuencias de onda milimétrica (mmW).El objetivo es diseñar y analizar una solución de Array de Antenas 5G viable que resuelva los desafíos que presentan las frecuencias mmW, como la complejidad del diseño debido a las frecuencias extremadamente altas, las pérdidas de transmisión, la necesaria alta Ganancia de antena y alta Directividad de la antena.Para lograr el objetivo, se define un plan de proyecto con los pasos seguidos y las tareas necesarias para alcanzar el objetivo.En este plan, se han llevado a cabo varias fases experimentales. Se realizó un análisis electromagnético preliminar de una sola antena a una cierta frecuencia de mmW;continuando con un análisis electromagnético de un Array de Antenas a la misma frecuencia de mmW, la base de este proyecto, y un estudio de viabilidad de su funcionalidad como una antena 5G real para ser presentada en el mercado.Los resultados obtenidos en el desarrollo del proyecto demuestran que la solución de Array de Antenas 5G Array presentada a lo largo de este proyecto es una verdadera candidatapara ser implementada como una solución de antena para los dispositivos inalámbricos de la emergente tecnología 5G

The research conducted during this project has been supervised by PhD. Jaume Angueraand PhD. Aurora Andújar.This project is based on the challenge to “get on the wave” of the upcoming 5G technology by analyzingthe feasibility of a 5G Antenna Array operating at the millimeter-Wave (mmW) frequencies.The goal is to design and analyzea feasible 5G Antenna Array solution solving the challenges that the mmW frequencies present such as design complexity due to the extremely high frequencies, transmission losses, the required high antenna Gain and high antenna Directivity.In order to achieve the goal,a project plan is defined with the steps followed and the tasks needed to achieve the goal. In this plan, several experimental phases have been carried out. A preliminary electromagnetic analysis of a single antenna has been performed at a certain mmW frequency, continuing with an electromagnetic analysis of an Antenna Array at the same mmW frequency, the basis of this project, and a feasibility study of its functionality as a real 5G antenna solution to be presented on the market.The results obtained in the development of the project prove that the 5G Antenna Array solution presented along this project is a real candidate to be implemented as an antenna solution for the upcoming 5G technology’s wireless devices