آنتن تک‌قطبی جدید برای کاربردهای سیستم فراپهن باند با ویژگی حذف باند فرکانسی شبکه محلی بی‌سیم و ارزیابی با روش تصمیم‌گیری چندگانه

مهدی جلالی ¹ ( گروه برق- واحد نقده، دانشگاه آزاد اسلامی، نقده، ایران )
یاشار زهفروش ² ( مرکز تحقیقات مایکروویو و آنتن- واحد ارومیه، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران )

تاريخ الإرسال : 08 الأحد , جمادى الثانية, 1444 تاريخ التأكيد : 11 الإثنين , شوال, 1444

الکلمات المفتاحية: ویژگی حذف باند, روش تصمیم‌گیری چندگانه, آنتن تک‌قطبی, سیستم فراپهن باند, شبکه محلی بی‌سیم,

ملخص المقالة :

در این مقاله یک طرح جدیدی از آنتن تک‌قطبی چاپی برای کاربردهای سیستم فراپهن باند (UWB) با ویژگی حذف باند ارائه می‌شود. عنصر تابشی آنتن پیشنهادی از یک پچ متعامد تشکیل شده که توسط یک خط تغذیه میکرونواری 50 اهم تغذیه می‌شود. همچنین این آنتن در ابعاد کوچک در سایز 12×20 میلی‌متر مربع ساخته شده که می‌تواند به راحتی در دستگاه‌های قابل حمل استفاده شود. پارامترها و عملکردهای این آنتن هم از طریق شبیه‌سازی‌ها و هم بعد از ساخت مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. آنتن مطرح شده شامل پهنای باند گسترده‌ای از 81/2 تا 30/13 گیگاهرتز است که به طور کامل محدوده تعیین شده توسط کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC) برای سیستم UWB از 1/3 تا 6/10 گیگاهرتز را پوشش می‌دهد. همچنین برای جلوگیری از تداخل سیستم‌های شبکه محلی بی سیم (WLAN) باند فرکانسی در محدوده (14/5 تا 23/6 گیگاهرتز) را حذف می‌کند. خواص تشعشعی آنتن پیشنهادی نیز در مقاله بررسی شده است. همچنین جهت مقایسه منصفانه با دیگر مقاله های ارائه شده در این زمینه از روش تصمیم‌گیری چندگانه (MCDM) استفاده شده است. علاوه بر این آنتن از مزایایی مانند سادگی ساخت، هزینه پایین، بهره بالا و نیز ویژگی‌های تابشی قابل قبول برخوردار است.

المصادر:

[1] P.S. Sharma, S. Vijay, M. Shukla, “Ultra-wideband technology: standards, characteristics, applications”, Helix , vol. 10, no. 04, pp. 59-65, Aug. 2020 (doi: 10.29042/2020-10-4-59-65).

[2] K.Y. Yazdandoost, R. Kohno, “Bow-tie antenna for UWB communication frequency”, Proceeding of the IEEE/APS, vol. 3, pp. 2520-2523, Monterey, CA, USA, June 2004 (doi: 10.1109/APS.2004.1331886).

[3] S. Licul, J.A.N. Noronha, W.A. Davis, D.G. Sweeney, C.R. Anderson, T.M. Bielawa, “A parametric study of time-domain characteristics of possible UWB antenna architectures”, Proceeding of the IEEE/VETECF, vol. 5, pp. 3110- 3114, Orlando, FL, USA, Oct. 2003. (doi: 10.1109/VETECF.2003.1286196)

[4] J. Anguera, A. Andújar, J. Jayasinghe, V.V.S.S.S. Chakravarthy, P.S.R. Chowdary, J.L. Pijoan, T. Ali, C. Cattani, “Fractal antennas: an historical perspective”, Fractal and Fractional vol. 4, no.­ 1: 3, Jan. 2020 (doi: 10.3390/fractalfract4010003).

[5] F. Ghaedi, J. Jamali, M. Taghizadeh, “Dual-polarized MED antenna by using metallic plates for mobile communication applications”, Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 13, no. 52, pp. 121-131, March 2023 (in Persian) (dor: 20.1001.1.23223871.1401.13.52.9.4)

[6] K. Srivastava, A. Kumar, A. K. Verma, Q. Zhang, B.K. Kanaujia, S. Dwari, “Integrated GSM and UWB fractal monopole antenna with triple notches”, Microwave and Optical Technology Letters, vol. 58, no. 10, pp. 2364–2366, July 2016 (doi: 10.1002/mop.30049).

[7] D.H. Werner, S. Ganguly, “An overview of fractal antenna engineering research”, IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 45, no. 1, pp. 38-57, Feb. 2003 (doi: 10.1109/MAP.2003.1189650).

[8] K.M.P. Aghdam, R. Faraji-Dana, J. Rashed-Mohassel, “Compact dual-polarisation planar log-periodic antennas with integrated feed circuit”, IEE Proceeding- Microwaves, Antennas and Propagation Journal, vol. 152, No. 5, pp. 359-366, Nov. 2005 (doi: 10.1049/ip-map:20050091).

[9] M. Naser-Moghadasi, R.A. Sadeghzadeh, R.K. MohammadLou, M. Jalali, B.S. Virdee, “Miniature planer monopole antenna with dual-band rejection characteristics for UWB applications”, Microwave and Optical Technology Letters, vol. 55, pp. 1977-1981. 2013 (doi.org/10.1002/mop.27771).

[10] J. Liang, C. Choo, X. Chen, C. Clive, G. Parini, “Study of a printed circular disc monopole antenna for UWB systems”, IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 53, no. 11, Nov. 2005 (doi: 10.1109/TAP.2­005.­858598).

[11] N. Jaglan, S.D. Gupta, B.K. Kanaujia, S. Srivastava, “Band notched UWB circular monopole antenna with inductance enhanced modified mushroom EBG structures”, Wireless Networks, vol. 24, pp. 383–393 Aug. 2016 (doi: 10.1007/s11276-016-1343-7).

[12] E. Shirazi, M.A. Honarvar, “Design and simulation of a novel broadband circularly polarized microstrip slot antenna”, Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 7, no. 26, pp. 45-52, July 2016 (in Persian) (dor: 20.1001.1.23223871.1395.7.26.5.6).

[13] K. Srivastava, G. Varshney, R. Singh, “Compact ultra-wideband monopole antenna with tunable notch bandwidth/frequency ratio”, Frequenz, vol. 75, no. 7-8, pp. 289-300, July 2021 (doi: 10.1515/freq-2020-0173).

[14] C.C. Lin, Y.C. Kan, L.C. Kuo, H.R. Chuang, “A planar triangular monopole antenna for UWB communication”, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 15, no. 10, pp. 624–626, Oct. 2005 (doi: 10.1109/LMWC.2005.856694).

[15] C.C. Lin, H.R. Chuang, Y.C. Kan, “A 3–12 GHz UWB planar triangular monopole antenna with ridged ground-plane”, Progress In Electromagnetics Research, vol. 83,­ pp.­ 307–321, July 2008 (doi: 10.2528/PIE­R08070502).

[16] H.J. Zhou, B.H. Sun, Q.Zh. Liu, J.Y. Deng, “Implementation and investigation of U-shaped aperture UWB antenna with dual band-notched characteristics”, Electronics Letters,  vol. 44, no. 24, pp. 1387-1388, Nov. 2008 (doi: 10.1049/el:20082661).

[17] R. Gayathri, T.U. Jisney, D.D. Krishna, M. Gopikrishna, C.K. Aanandan, “Band-notched inverted-cone monopole antenna for compact UWB systems”, Electronics Letters, vol. 44, no. 20, pp. 1170-1171, Sept. 2008 (doi: 10.1049/el:20081770).

[18] N. Malekpour, M. A. Honarvar, A. Dadgarpour, “Design and simulation of a compact UWB MIMO antenna with mutual coupling reduction”, Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 7, no. 25, pp. 15-20, April 2016 (in Persian) (dor: 20.1001.1.23223871.1395.7.25.2.1).

[19] D. Li, Sh. Quan, Zh. Wang, “A printed ultra-wideband hexagon monopole antenna with WLAN band-notched designs for wireless communication”, Microwave and Optical Technology Letters, vol. 51, no. 4,  pp. 1049-1052, April 2009 (doi: 10.1002/mop.24265).

[20] Z. Badamchi, Y. Zehforoosh, “Switchable single/dual band filtering UWB antenna using parasitic element and T-shaped stub wave cancellers”, Microwave and Optical Technology Letters, vol. 57, no.12, pp.  2946-2950, Dec. 2015 (doi: 10.1002/mop.29477).

[21] N. Ojaroudi A. Musavand, Y. Zehforoosh, H. Ojaroudi, “A compact UWB slot antenna with reconfigurable band-notched function for multimode applications”, Applied Computational Electromagnetics Society Journal, vol. 31, no. 1, pp. 14-18, Aug. 2021.

[22] P.­P. Shome, T. Khan, S.­K. Koul , Y.­M.­M. Antar, “Two decades of UWB filter technology: advances and emerging challenges in the design of UWB bandpass filters”, IEEE Microwave Magazine, vol. 22, no. 8, pp. 32-51, Aug. 2021 (doi: 10.1109/MMM.2021.3078040).

[23] P. Dalal S.­K. Dhull­, “Upper WLAN band notched UWB monopole antenna using compact two via slot electromagnetic band gap structure”, Progress In Electromagnetics Research C, vol. 100, pp. 161-171, March 2020 (doi:10.2528/PIERC20012101).

[24] V.K.R Devana, V. Satyanarayana, A.V. Lakshmi, Y. Sukanya, C.M. Kumar, V.P. Ponnapalli, K. Jagadeesh Babu, “A novel compact fractal UWB antenna with dual band notched characteristics”, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, vol. 110, pp. 349–360. Feb. 2022 (doi: 10.1007/s10470-021-01958-0).

[25] P.­R. Babu, D. Ramakrishna, G. Ensermu, “Triple band-notch UWB antenna embedded with slot and EBG structures”, Wireless Communications and Mobile Computing, vol. 2023, Article Paper: 3461751, April 2023 (doi: 10.1155/2023/3461751).

[26] Y. Zehforoosh, M. Sefidi, A.Shadmand, “Design of a novel planar monopole antenna for UWB applications with dual band notch characteristic and evaluating using analytical hierarchy process”, Tabriz Journal of Electrical Engineering, vol. 48, no. 83, pp. 53-60, May 2018.

[27] P. Beigi, Y. Zehforoosh, M. Rezvani, J. Nourinia, “ Evaluation of a compact triangular crinkle-shaped multiband antenna with circular polarized for ITU band based on MADM method”, Circuit world, vol. 45, no. 4, pp. 292-299, Oct. 2019 (doi: 10.1108/CW-04-2019-0040).

[28] T. Saeidi, I. Ismail, A.R.H. Alhawari, W.P. Wen, “Near-field and far-field investigation of miniaturized UWB antenna for imaging of wood”, AIP Advances, vol. 9 , no. 3, March 2019 (doi: 10.1063/1.5081762).

[29] M.M. Fakharian, P.Rezaei, “Very compact palmate leaf-shaped CPW-FED monopole antenna for UWB applications”,­ Microwave and Optical Technology Letters, vol. 56, pp. 1612-1616, July 2014 (doi: 10.1002/mop.28395).

[30] A.S. Abd El-Hameed, D.A. Salem, E.A. Abdallah E.A. Hashish, “Fractal quasi-self complimentary miniaturized UWB antenna”, Proceeding of the IEEE/APSURSI, pp. 15-16, Orlando, FL, USA, July 2013 (doi: 10.1109/APS.2013.6710668).