آنتن موج نشتی شکاف¬دار فرکتالی بر پایه SIW و خط انتقال CRLH متعادل با قابلیت اسکن پهنای باند پشت¬تاب بهبود یافته و افزایش گین در باند x

حسین مشهدی ¹ ( "گروه مهندسی برق، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارومیه، ارومیه، ایران )
لقمان اسدپور ² ( دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارومیه )
یاشار زهفروش ³ ( مرکز تحقیقات مایکروویو و آنتن، واحد ارومیه ،دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران )
توحید صدقی ⁴ ( دانشگاه ازاد واحد ارومیه )

تاريخ الإرسال : 09 الثلاثاء , صفر, 1446 تاريخ التأكيد : 30 الثلاثاء , صفر, 1446

الکلمات المفتاحية: آنتن موج نشتی, اسکن پرتو, بهره آنتن, خط انتقال راستگرد-چپگرد (CRLH), موجبر شکاف¬دار, موجبر مجتمع شده بر روي زيرلايه (SIW).,

ملخص المقالة :

یک آنتن موج نشتی شکاف¬دار به شکل فرکتال جعبه ای مرتبه اول Vicsek بر پایه خط انتقال راستگرد-چپگرد متعادل (Balanced CRLH-TL) برای بهبود پهنای باند فرکانسی و دستیابی به بهره ثابت بالا ارائه شده است. آنتن پیشنهادی از آرایه سلول¬های واحد "موجبر مجتمع شده بر روي زيرلايه" (SIW) تشکیل شده است که توسط یک شکافی به شکل فرکتال جعبه ای مرتبه اول Vicsek برش داده شده در لایه فوقانی SIW و دو پچ تعبیه شده در زیر شکاف¬های فرکتال جعبه ای Vicsek، پیکربندی شده است. سلول CRLH استفاده شده در این آنتن، از نوع متعادل بوده و بنابراین امکان اسکن فرکانسی از سمت پشت¬تاب تا جلوتاب بدون باند قطع در پهلوتاب فراهم آمده است. آنتن پیشنهادی در مقایسه با آنتن موج نشتی SIW مسطح، پهنای باند اسکن رو به عقب را بهبود بخشیده است. همچنین یک محدوده تشعشی بیم اندازه¬گیری شده 79- تا 81 درجه در دامنه فرکانسی از GHz7٫3 تا GHz13 و بهره ثابت بزرگتر از 12 دسی بل در کل دامنه فرکانسی باند X بدست آمده است.

highlight:

Using Fractal Structure to Enhance Bandwidth and Achieve Broader Frequency Coverage.

Antenna Design Based on balanced CRLH-TLfor Cutoff-Free Broadside Scanning.

Maintaining a Constant Gain Across the Entire Frequency Band.

Improvement of Backward Scanning Bandwidth.

المصادر:

[1] محمدمهدي صباحي, عباسعلي حيدري, مسعود موحدي، "آنتن موج نشتی با قطبش دایروی مبتنی بر خطوط انتقال راستگرد- چپگرد متعادل" بيست و سومين كنفرانس مهندسي برق ايران، تهران (شماره: 10408)، 1394.
[2] A. Oliner, Antenna Engineering Handbook, 3rd ed. New York: McGraw-Hill, 1993, ch. 10.
[3] C. Caloz and T. Itoh, Electromagnetic Metamaterials Transmission Line Theory and Microwave Applications. New York: Wiley-IEEE Press, 2005.
[4] Y. Dong and T. Itoh, “Composite Right/Left-Handed Substrate Integrated Waveguide and Half Mode Substrate Integrated Waveguide Leaky-Wave Structures,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 59, no. 3, pp. 767–775, Mar. 2011.
[5] M. Bozzi, A. Georgiadis, and K. Wu, “Review of substrateintegrated waveguide circuits and antennas,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 5, no. 8, p. 909, 2011.
[6] A Multilayered SIW-Based Circularly Polarized CRLH Leaky Wave Antenna, IEEE Transactions on Antennas and Propagation ( Volume: 69, Issue: 10, October 2021), OI:10.1109/TAP.2021.3082618.
[7] T. Yang, P.-L. Chi, and R. Xu, “Novel composite right/left-handed leaky-wave antennas based on the folded substrate integrated waveguide structures,” Progress In Electromagnetics Research C, vol. 29, pp. 235–248, 2012.
[8] Y. D. Dong and T. Itoh, “Composite right/left-handed substrate integrated waveguide and half mode substrate integrated waveguide leaky-wave structures,” IEEE Trans. Antennas and Propagation, vol. 59, no. 3, pp. 767̶775, March 2011.
[9] Y. Weitsch and T. F. Eibert, “Analysis and design of a composite left/right-handed leaky wave antenna based on the H10 rectangular waveguide mode,” Advances in Radio Science, 6, pp. 49̶54, 2008.
[10] Nasimuddin, Z. N. Chen, and X. Qing, “Slotted SIW Leaky-Wave Antenna with Improved Backward Scanning Bandwidth and Consistent Gain,” 11th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP). May. 2017.
[11] Electromagnetic Metamaterials: A New Paradigm of Antenna Design, IEEE Access ( Volume: 9), Page(s): 18722 – 18751, Date of Publication: 22 January 2021.
[12] R. Shaw and M. K. Mandal, “Broadside scanning asymmetric SIW LWA with consistent gain andreduced sidelobe, ”IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 67, no. 2, pp. 823–833, Feb. 2019.
[13] Y. Qian, B.C.C. Chang, T. Itoh, K. C. Chen, and C. K. C. Tzuang, “High efficiency and broadband excitation of leaky mode in microstrip structures,” International Microwave Symposium Digest, MTT-S, vol. 4, pp. 1419 ̶ 1422, 1999.
[14] C. Caloz and T. Itoh, ‘Electromagnetic Metamaterials: Transmission Line Theory and Microwave Applications,’ New York, John Wiley & Sons, 2004.
[15] Nasimuddin, Z. N. Chen, and X. Qing, “Multilayered composite right/left-handed leaky-wave antenna with consistent gain,” IEEE Trans. Antennas and Propagation, vol. 60, no. 11, pp. 5056–5062, Nov. 2012.
[16] Parameter extraction of composite right / left handed (CRLH) transmission line unit cell using off resonance method. 2017 14th International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technology (IBCAST), DOI: 10.1109/IBCAST.2017.7868142.
[17] Mohammad Mahdi Sabahi, Abbas Ali Heidari, Masoud Movahhedi, ” A Compact CRLH Circularly Polarized Leaky-Wave Antenna Based on Substrate Integrated Waveguide”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, pages 4407-4414, DOI: 10.1109/TAP.2018.2851278, Volume: 66, Issue: 9, September 2018.
[18] Hossein Mashhadi, Loghman Asadpor, Yashar Zehforoosh, Tohid Sedghi, “Slotted Substrate-Integrated Waveguide Leaky-Wave Antenna with Improved Backward Scanning Bandwidth and Constant Gain in X-band”, IETE Journal of Research, Pub Date: 2023-10-12, DOI:10.1080/03772063.2023.2265866. [19] “Left-Handed Metamaterial Design Guide,” Ansoft Corporation, 2020.
[20] O. Vanbesien, Artificial materials. John Wiley & Sons, 2019.
[21] Karmokar DK, Guo YJ, Qin P. Substrate integrated waveguide based periodic backward to forward scanning leaky wave antenna with low cross polarization. IEEE Trans Antennas Propag. 2018; 66(8): 3846-3856.
[22] Nasimuddin N, Chen ZN, Qing X. Substrate integrated Metamaterial-basedleaky-wave antenna with improved Boresight radiation bandwidth. IEEE Trans Antennas Propag. 2013; 61(7): 3451-3457.
[23] Zhang H, Jiao Y, Zhao G, Zhang C. CRLH-SIW based leaky wave antenna with low cross-polarisation for Ku-band applications. Electron Lett. 2016; 52(17): 1426-1428.
[24] Wu GC, Wang GM, Peng HX, Liang JG, Gao X-J. Design of leaky-wave antenna with wide beam-scanning angle and low cross-polarisation using novel miniaturized composite right/left-handed transmission line. IET Microw Antennas Propag. 2016; 10(7): 777-783.
[25] Belwal P, Agrawal R, Gupta SC. “Substrate integrated waveguide leaky wave antenna with low cross polarization in X-Ku band.” Int J RF Microw Comput Aided Eng (28). 2018.
[26] Nasimuddin N, Chen ZN, Qing X. Substrate integrated Metamaterial-basedleaky-wave antenna with improved Boresight radiation bandwidth. IEEE Trans Antennas Propag. 2013; 61(7): 3451-3457.
[27] Cao WQ, Chen Z, Hong W, et al. A beam scanning leaky-wave slot antenna with enhanced scanning angle range and flat gain characteristic using composite phase shifting transmission line. IEEE Trans Antennas Propag. 2014; 62(11): 5871-5875.
[28] A. A. Sathakathullaa, Muhammad Akrama, P. G. Rajeswaria, “Cordial, Total Cordial, Edge Cordial, Total Edge Cordial Labeling of Some Box Type Fractal Graphs”, International Journal of Algebra and Statistics Volume 1: 2(2012), 99–106, 2012.