Implementation of a low Profile Risley Prism Using Additive Manufacturing
2025 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
Satellite communication provides an important al-
ternative to infrastructure in areas without internet access.
Risley prisms are a good option for Low Earth Orbit satellite
communication because of their beam steering properties. They
are cheap to manufacture and more compact compared to the
alternatives. In this report, an alternative design of a Risley prism
is proposed, which suggests a decreased total height of the prism.
Two matching layers is implemented to minimize reflections and
obtain better directivity. A prototype of the prism is designed and
implemented using additive manufacturing. Two ABS materials
with relative permittivities εr1 = 8 and εr2 = 3 are used for
the manufacturing. Simulations show promising results between
26 GHz and 28 GHz, with a directivity at approximately 25◦, a
side lobe level of approximately −15 dB and an S11-parameter
of −10 dB or lower. The directivity of the prism is measured to
refract approximately 25◦ and the side lobe level is approximately
5 dB. Due to restrictions of the manufacturing and losses from
the feeding antenna, the simulated results have a greater side
lobe level than the measured ones. The prism is tested using a
circularly polarized wave, when it is intended for a plane wave.
This causes the measured results to differ from the simulated
ones.
Abstract [sv]
Satellitkommunikation är ett viktigt alter-
nativ till infrastruktur i regioner utan tillgång till internet. Ris-
leyprismor är ett bra alternativ för satelliter i låg omloppsbana
(LEO-satelliter) tack vare sin goda strålstyrningsförmåga. De
är också billiga att tillverka och mer kompakta jämfört med
alternativen. I rapporten presenteras en alternativ design av en
Risleyprisma vars totala höjd är minskad. Prisman använder
två antireflektionslager som ska minska reflektioner och ge
en bättre direktivitet. En prototyp av prisman designas och
implementeras med hjälp av additiv tillverkning. Två material
i ABS-plast med relativa permittiviteter εr1 = 8 och εr2 = 3
används i tillverkningen. Simulationer av prisman visar lovande
resultat mellan 26 GHz och 28 GHz, med en direktivitet riktad
i approximativt 25◦, en skillnad mellan huvud- och sidlober
på approximativt 15 dB och en S11-parameter på −10 dB eller
lägre. Mätningar visar att prisman riktar vågor approximativt
25◦ och har en skillnad på approximativt 5 dB. På grund av
begränsningar i tillverkningen samt förluster från den strålande
antennen ger det simulerade resultatet en större skillnad mellan
huvud- och sidlober än det uppmätta. Prisman testas med en
cirkulärt polariserad våg när den är avsedd för en plan våg. Det
här gör att det uppmätta resultatet skiljer sig från det simulerade
reslutatet.
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 251-260
Series
TRITA-EECS-EX ; 2025:125
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-376027OAI: oai:DiVA.org:kth-376027DiVA, id: diva2:2033660
Supervisors
Examiners
Projects
Kandidatexamensarbete i Elektroteknik 2025, EECS, KTH2026-01-292026-01-292026-02-06