آنتن فشرده چند ورودی-چند خروجی با قطبش دایروی یک سو برای کاربرد های WiMAX 3.5 و ITU-R
توحید اریبی
1
(
گروه مهندسی برق، واحد میاندوآب، دانشگاه آزاد اسلامی، میاندوآب، ایران
)
کلید واژه: آنتن, دو بانده, قطبش دایروی, چند ورودی چند خروجی ,
چکیده مقاله :
در این پژوهش، یک آنتن ریز نوار چندلایه فشرده برای سیستم‌های چند ورودی-چند خروجی با قابلیت قطبش دایروی دوبانده طراحی، شبیه‌سازی و ساخته شده است. ساختار این آنتن از شبکه‌های تزویج مجزا برای هر باند فرکانسی بهره می‌برد. هر شبکه از اجزای ظریفی همچون تشدیدکننده سنجاق‌مانند، شکاف مستقیم و شیار U شکل تشکیل شده است. این طراحی امکان ایجاد دو مسیر با اختلاف فاز مناسب را برای اتصال سیگنال ورودی به تشعشع کننده را فراهم می‌آورد. با اعمال تغییر فاز 90 درجه مثبت یا منفی، آنتن قابلیت عملکرد خطی در هر دو باند فرکانسی را به دست می‌آورد. نوآوری اصلی این پژوهش در ایجاد قطبش دایروی با استفاده از الگوی تغذیه چندلایه است که نسبت محوری کمتر از 3 دسی‌بل را تضمین می‌کند. این مهم از طریق به‌کارگیری ترکیب شکاف مستقیم و شیار U برای تولید حالت تشدید قطبش دایروی محقق شده است. این آنتن قادر به تولید مشخصه‌های قطبش دایروی راست‌گرد و چپ‌گرد در باندهای مختلف است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌های عملی، عملکرد مطلوب این آنتن را تائید می‌کنند. آنتن طراحی شده دارای پهنای باند امپدانسی در محدوده‌های 3 تا 2/4 گیگاهرتز و 5/5 تا 6/6 گیگاهرتز است، و تقریباً در تمام باند فرکانسی اول، خصوصیت قطبش دایروی را محقق می‌سازد. منحنی بهره آنتن نیز یک روند افزایشی خطی را نشان می‌دهد که میانگین آن 5 دسی‌بل است.
چکیده انگلیسی :
In this research, a compact multi-layer microstrip antenna for Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) systems with dual-band circular polarization capability has been designed, simulated, and fabricated. The structure of this antenna utilizes separate coupling networks for each frequency band. Each network consists of intricate components such as a hairpin resonator, a straight slot, and a U-shaped groove. This design allows for the creation of two paths with appropriate phase differences to connect the input signal to the patch. By applying a positive or negative 90-degree phase shift, the antenna achieves linear operation capability in both frequency bands. The main innovation of this research lies in creating circular polarization using a multi-layer feeding pattern that ensures an axial ratio of less than 3 dB. This is achieved through the combination of a straight slot and U-shaped groove to produce a circular polarization resonance mode. This antenna is capable of generating right-hand and left-hand circular polarization characteristics in different bands. Results from simulations and practical experiments confirm the desirable performance of this antenna. The designed antenna has impedance bandwidths in the ranges of 3 to 4.2 GHz and 5.5 to 6.6 GHz, and it achieves circular polarization characteristics in almost the entire first frequency band. The antenna gain curve also shows a linear increasing trend with an average of 5 dB.
- افزایش کارایی سیستم در هر دو باند فرکانسی، همراه با الگوی تشعشعی بهینه‌شده
- بهبود نسبت محوری از طریق ترکیب نوآورانه شکاف مستقیم و شیار U شکل در ساختار تغذیه چندلایه آنتن
- طراحی آنتن چند ورودی چند خروجی فشرده با قابلیت قطبش دایروی در باندهای WiMAX و WLAN
[1] T. Sedghi, T. Aribi and A. Kalami, “WiMAX and C bands semi-fractal circularly polarized antenna with satellite bands filtering properties,” International Journal of Microwave and Wireless Technologies, vol. 10, no. 8, November 2018, doi:10.1017/S1759078718000673.
[2] T. Aribi, M. Naser-Moghadasi and R.A. Sadeghzadeh, “Circularly polarized beam-steering antenna array with enhanced characteristics using UCEBG structure,” International Journal of Microwave and Wireless Technologies, vol. 8, no.6, September 2016.
[3] MM. Maleki, T. Aribi and A. Shadmand, “Implementation of a Miniaturized Planar 4-Port Microstrip Butler Matrix for Broadband Applications,” Journal of Southern Communication Engineering, vol 9, no.1, Janurary 2020, doi:10.22070/jce.2020.5295.1154.
[4] T. Sedghi, “Compact Unit-cell based Semi-Fractal Antenna with filtering properties of interference Bands Embedded with CBP Strips,” IETE Journal of Research, vol. 65, no. 6, pp. 790-795, November 2019, doi: 10.1080/03772063.2018.1464973.
[5] T. Sedghichongaralouye-Yekan, M. Naser-Moghadasi and R. A. Sadeghzadeh, “Broadband Circularly Polarized 2×2 Antenna Array with Sequentially Rotated Feed Network for C-Band Application,” Wireless Personal Communications, vol. 91, no. 2, pp. 653-660, November 2016, doi:10.1007/s11277-016-3485-4.
[6] A. M. Javanshir, T. Aribi, T. Sedghi and A. Kalami, “High performance and compact antenna with new scheme for broadband circular polarisation applications,” International Journal of Electronics Letters, 2024, doi: 10.1080/21681724.2024.2372737.
[7] S. Rezaee and Y. Zehforoosh, “Design of a Planar Multiband Antenna Using Metamaterials,” Journal of Southern Communication Engineering, vol.11, no. 43, pp. 15-26, 2022 [in Persian].
[8] ZZ. A. Darabi and S. S. Tehrani, “Design and Simulation a New Dual Band Dipole Antenna for RFID Tags,” Journal of Southern Communication Engineering, vol.9, no. 35, pp. 69-76, 2021 [in Persian].
[9] FF. Heidari, Z. Adelpoure and N. Parhizgar, “Simulation of Leaky Wave Antenna with Cosecant Squared Pattern Using Genetic Algorithm,” Journal of Southern Communication Engineering, vol.11, no. 42, pp. 69-76, 2022 [in Persian].
[10] M. Jalali and T. Sedghi, “Circularly Polarized MIMO Antenna Array with Enhanced Characteristics using EBG structure,” ELECTRONIC INDUSTRIES, vol, 10, no.2, pp. 13-24, August 2019.
[11] S. Rezaee and Y. Zehforoosh, “Design of a Planar Multiband Antenna Using Metamaterials,” Journal of Southern Communication Engineering, vol.11, no. 43, pp. 15-26, 2022 [in Persian].
[12] F. Heidari, Z.Adelpoure and N. Parhizgar, “Simulation of Leaky Wave Antenna with Cosecant Squared Pattern Using Genetic Algorithm,” Journal of Southern Communication Engineering, vol.11, no. 42, pp. 69-76, 2022 [in Persian].