Integration and design of a reconfigurable reflectarray antenna with an RF LoRa-based system for IoT multi-protocol applications

Abstract

O presente trabalho consiste no desenvolvimento de uma antena do tipo Reflectarray ativa reconfigurável. O elemento ativo utilizado nessa antena é o diodo PIN, utilizado para o controle da distribuição de fase do elemento irradiante, que consiste de uma estrutura planar retangular do tipo microfita. A antena foi desenvolvida para aplicações de comunicação via satélite operando na banda Ku, devido à sua versatilidade, uma vez que permite o apontamento digital, otimização e conformação de feixe, por meio de diversas técnicas de beamforming (formação de feixe). A técnica de otimização convexa é discutida e implementada para o ajuste de fase e otimização de lóbulos secundários. Essa antena pode ser utilizada tanto em satélites de baixa órbita, quanto em estações rádio-base. Devido às características da topologia apresentada, se faz necessário não só o desenvolvimento de circuitos de controle microcontrolados, mas também o projeto das fontes de alimentação eficientes. Nesse sentido, uma nova abordagem para o circuito de controle é apresentada, que foi validada por meio de um protótipo funcional. Fazendo-se uso da possibilidade de transmissão de dados em longas distâncias, por meio dos satélites de baixa órbita, um sistema baseado no protocolo de transmissão LoRaWAN. Esse sistema foi projetado visando maximizar o alcance da comunicação entre dois dispositivos LoRa.