Ανάλυση και σχεδίαση ολογραφικών μεταεπιφανειών και μελέτη εφαρμογών τους σε ασύρματες κινητές τηλεπικοινωνίες μικροκυματικών και χιλιοστομετρικών συχνοτήτων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σαν αντικείμενο την ανάλυση και τον σχεδιασμό ολογραφικών μεταεπιφανειών με έμφαση στις εφαρμογές τους στις ασύρματες κινητές τηλεπικοινωνίες σε μικροκυματικές και χιλιοστομετρικές συχνότητες. Ολογραφικές μεταεπιφάνειες είναι αυτές όπου επιτρέπεται αυθαίρετος έλεγχος της φάσης και του πλάτους στην τοπική απόκριση κάθε κελιού, επιτρέποντας υλοποίηση ποικίλων λειτουργιών. Η εργασία παρέχει μια διεξοδική μελέτη της θεωρίας αλλά και των φυσικών υλοποιήσεων των μεταεπιφανειών, από το επίπεδο του μοναδιαίου κελιού έως τον συνδυασμό διαφορετικών κελιών για την σύνθεση ανομοιογενούς μεταεπιφάνειας πεπερασμένου ανοίγματος. Το θεωρητικό υπόβαθρο θέτει τα θεμέλια για την κατανόηση της λειτουργίας των μεταεπιφανειών και των εφαρμογών τους προς βελτίωση στην διάδοση του σήματος σε ένα ασύρματο κανάλι, μειώνοντας την επίδραση εμποδίων σε περίπλοκα τηλεπικοινωνιακά περιβάλλοντα ή όπου δεν υπάρχει άμεση οπτική επαφή πομπού-δέκτη. Η διπλωματική περιλαμβάνει ανάπτυξη υπολογισμών φυσικής/κυματικής οπτικής σε περιβάλλον MATLAB. Διεξοδικές παραμετρικές προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν για την επικύρωση, επέκταση και προσαρμογή των υφιστάμενων θεωρητικών μοντέλων στις περιοχές εφαρμογής των ασύρματων επικοινωνιών. Οι προσομοιώσεις αυτές αφορούν ανομοιογενείς μεταεπιφάνειες πεπερασμένου ανοίγματος, με προφίλ φάσης ή/και πλάτους στην ισοδύναμη επιφανειακή αντίσταση, αξιολογώντας το αντίκτυπό τους στην επίδοση σε πραγματικά σενάρια με υπολογισμό των διαγραμμάτων σκέδασης σε κοντινό και μακρινό πεδίο. Η μεθοδολογία αυτή επιτρέπει την βελτιστοποίηση του σχεδιασμού των μεταεπιφανειών με σκοπό την ανταπόκριση τους στις απαιτητικές προδιαγραφές των ασύρματων τηλεπικοινωνιακών μοντέλων επόμενης γενιάς.