آنتن فشرده چند ورودی-چند خروجی با قطبش دایروی یک سو برای کاربرد های WiMAX 3.5 و ITU-R
محورهای موضوعی : طراحی و کاربرد آنتن
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.
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 antenna structure employs separate coupling networks for each frequency band, each comprising a hairpin resonator, a straight slot, and a U-shaped groove. This configuration enables the establishment of two signal paths with the requisite phase difference to feed the patch. By applying a ±90° phase shift, the antenna achieves dual-band circular polarization operation. The principal innovation of this work is the implementation of a multi-layer feeding network that ensures an axial ratio below 3 dB, achieved through the combined action of the straight slot and U-shaped groove to excite a circular polarization resonance mode. The antenna exhibits right-hand and left-hand circular polarization characteristics in different frequency bands. Simulation and experimental results validate the antenna’s performance, demonstrating impedance bandwidths of 3.0–4.2 GHz and 5.5–6.6 GHz, with near-complete circular polarization coverage across the first band. The gain response increases linearly with frequency, achieving an average value 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, doi: 10.1017/S1759078715000318.
[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, doi: 10.30495/jce.2022.689028, [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.