Väitös radiotieteen ja tekniikan alalta, DI Matti Kuosmanen

Väitöskirjan nimi: Studies on antenna arrays: advanced manufacturing methods and integration of microwave components

Väittelijä: Matti Kuosmanen
Vastaväittäjä: Prof. Lars Jonsson, KTH Royal Institute of Technology, Ruotsi
Kustos: Prof. Ville Viikari, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu

Tutkat, elektronisen sodankäynnin laitteistot ja televiestintäjärjestelmät käyttävät antenniryhmiä lähettääkseen ja vastaanottaakseen radiotaajuisia signaaleja. Yksittäisiin antenneihin verrattuna antenniryhmillä on mahdollista sähköisesti muuttaa niiden säteilykuviota, jolloin halutuista suunnista tulevia signaaleja voidaan vahvistaa ja muualta tulevia vaimentaa. 

Antenniryhmiä käyttävien järjestelmien kehitys on johtanut siihen, että myös antenniryhmiltä odotetaan suurempaa kaistanleveyttä, pienempää kokoa, halvempaa hintaa ja sellaisia ominaisuuksia, jotka mahdollistavat niiden käytön laaja-alaisesti erilaisilla alustoilla. Tämä väitöskirja tarjoaa ratkaisuja näihin haasteisiin tutkimalla uusia valmistusteknologioita ja mikroaaltokomponenttien integroimista laajakaistaisiin antenniryhmiin. 

Uutena valmistustekniikkana väitöskirjassa esitetään menetelmä, jossa laajakaistainen antenniryhmä toteutetaan käyttäen metalloitua, kovaa vaahtomuovia. Rakenne on paljon kevyempi kuin aiemmilla menetelmillä valmistetut vastaavat antenniryhmät, mikä mahdollistaa niiden käytön esimerkiksi miehittämättömissä ilma-aluksissa. Menetelmän soveltuvuutta on väitöskirjassa tutkittu tietokonesimulaatioilla ja rakentamalla antenniryhmäprototyyppejä. 

Mikroaaltokomponenttien integrointia käsitellään mikroaaltosuodattimien ja tehovahvistimien näkökulmasta. Väitöskirjassa esitetään uusi menetelmä laajakaistaisten kaistan- ja alipäästösuodattimien integroimiseksi osaksi antennielementtiä, jolloin erillinen suodatin voidaan poistaa. Antennin koko ei oleellisesti kasva, mikä on hyödyllistä erityisesti pienikokoisten langattomien järjestelmien kannalta. Väitöskirjassa esitetään myös menetelmä korkeatehoisen vahvistimen integroimiseksi osaksi antenniryhmän antennielementtejä. Tämä kasvattaa radiolähettimen integraatioastetta ja potentiaalisesti nostaa järjestelmän kaistanleveyttä ja hyötysuhdetta.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc