یک آنتن BTS جدید برای کارکرد همزمان در باندهای فرکانسی 900GSM و LTE

مریم محمدیفر ¹ ( گروه برق، واحد ارومیه، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران )
پژمان محمدی ² ( مرکز تحقیقات مایکروویو و آنتن، واحد ارومیه، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران )
یاشار زهفروش ³ ( مرکز تحقیقات مایکروویو و آنتن، واحد ارومیه ،دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران )

تاریخ ارسال : 1403/05/04 تاریخ تایید : 1403/06/13

کلید واژه: آنتن های ایستگاه پایه موبایل, پلاریزاسیون دو گانه, آنتن های چاپی, تغذیه سه گانه,

چکیده مقاله :

در این مقاله، طراحی جدیدی از آنتنهای دو بانده با پلاریزاسیون دوگانه برای ایستگاه های پایه موبایل جهت پشتیبانی از سیستمهای ارتباطی سیار که در باندهای فرکانس GSM∕DCS∕PCS∕UMTSو LTEکار می کنند، ارائه شده است. در این طراحی، به دلیل استفاده از تکنیک تغذیه سه گانه، یک پهنای باند گسترده با تطبیق امپدانسی عالی در ورودی آنتن به دست آمده است. دو دایپل چاپی که به صورت عمود بر یکدیگر قرار دارند و توسط خطوط میکرو استریپی پلکانی تغذیه میشوند، آنتن پیشنهادی را تشکیل می دهند. علاوه بر این، با قرار دادن یک ساختار جعبه ای ساده، بهعنوان یک بازتابنده فلزی در زیر آنتن، تشعشع دو جهته دایپل ها با افزایش بهره آنتن به تشعشع یکطرفه تبدیل میشوند. نتایج طراحی این آنتن نشان میدهند که آنتن پیشنهادی مناسب برای کاربردهای ایستگاه پایه در فرکانسهای عملیاتی 2300/1900/1800/900مگاهرتز می باشد. همچنین طبق نتایج بیشینه بهره 11/4و 10/47 دسی بل به ترتیب در پورت های 1و2 آنتن به دست آمده است. ابعاد آنتن 168 × 168میلیمتر مربع بوده که بر روی یک بازتابنده جعبه ای شکل به ابعاد 222 × 222 میلیمتر مربع با عمق 42 میلیمتر نصب شده است.

چکیده انگلیسی :

A new design of the dual-band and dual-polarized base station antennas for supporting the mobile communication systems operating at the GSM/DCS/PCS/UMTS and LTE frequency bands is presented. A wide input impedance matching bandwidth is achieved due to a trident-shaped feeding technique. Two printed dipoles, which are located perpendicularly to each other and fed by stepped microstrip lines, establish the proposed antenna. In addition, by locating a low-profile cavity-backed structure, as a metal reflector under the antenna, bidirectional radiations of the dipoles are switched to unidirectional radiations with an increase in the gain of the antenna. results indicate that the proposed antenna is suitable for base station applications at the operating frequencies of 900/1800/1900/2300 MHZ. peak gains of 11/47 and 10/4 dBi are attained at port-1 and port-2. The overall dimension of the antenna is 168 × 168 mm2, which is mounted upon a 222 × 222 mm2 cavity-backed structure with a depth of 42 mm.

تازه های تحقیق:

با طراحی این آنتن ویژگی دوگانگی پلاریزاسیون در دو باند فرکانسی به دست می‌آید و چندین باند فرکانسی مرتبط با ارتباطات تلفن همراه پوشش داده می‌شود.

تکنیک تغذیه سه گانه اعمال شده، پهنای باند امپدانس آنتن را گسترش می دهد .

استفاده از اسلاتهای  h شکل برای افزایش بهره بیشتر

طراحی بسیار ساده از نظر شکل آنتن

منابع و مأخذ:

[1] B. Lindmark and M. Nilsson, “On the available diversity gain from different dual-polarized antennas,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 19, no. 2, pp. 287-294, 2001.
[2] S. Qu, J. Li and Q. Xue, “Bowtie Dipole Antenna with Wide Beamwidth for Base Station Application,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 6, pp. 293-295, 2007.
[3] W. X. An, H. Wong, K. L. Lau, S. F. Li and Q. Xue, “Design of Broadband Dual-Band Dipole for Base Station Antenna, “IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 60, no. 3, pp. 1592-1595, 2012.
[4] H. Zhai, Q. Gao, C. Liang, R. Yu, and S. Liu, “A Dual-Band High-Gain Base-Station Antenna for WLAN and WiMAX Applications,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 13, pp. 876-879, 2014.
[5] MirHamed Rezvani, Pejman Mohammadi, “Microstrip antenna with aperture reflector and C-shaped dipoles for LTE and wireless communications,” Int J Electron Commun (AEÜ), Vol. 94, pp.12-18, 2018.
[6] Q. X. Chu, D. L. Wen, and Y. Luo, “A Broadband ± 45⁰ Dual-Polarized Antenna With Y-Shaped Feeding Lines”, IEEE Trans. Antennas Propag., vol.63, no. 2, pp. 483-490, 2015.
[7] Y. Gou, S. Yang, J. Li, and Z. Nie, “A compact dual-polarized printed dipole antenna with high isolation for wideband base station applications”, IEEE Trans. Antennas Propag., vol.62, no. 8, pp. 4392-4395, 2014.
[8] A. Elsherbini, J. Wu, and K. Sarabandi, “Dual polarized wideband directional coupled sectorial loop antennas for radar and mobile base-station applications”, IEEE Trans. Antennas Propag., vol.63, no. 4, pp. 1505-1513, 2015.
[9] Deillon, V. and Zürcher, J‐F. and Skrivervik, A. K., “A compact dual‐band dual‐polarized antenna element for GSM/DCS/UMTS base stations”, Microwave and Optical Technology Letters., vol.40, no. 1, pp. 29-33, 2004.
[10] S. Chen and K. Luk, “High performance dual-band dual-polarized magneto-electric dipole base station antenna,” 2014 Asia-Pacific Microwave Conference, Sendai, Japan, pp. 321-323, 2014.
[11] Ali Vedaee and Hamid R. Hassani, “A novel compact dual‐band dual‐polarized microstrip patch antenna for GSM/DCS applications”, Microwave and Optical Technology Letters., vol.58, no. 11, pp. 2557-2559, 2016.
[12] QIANG HUA , YI HUANG , (Senior Member, IEEE), AHMED ALIELDIN , (Member, IEEE), CHAOYUN SONG , (Member, IEEE), TIANYUAN JIA , AND XU ZHU , (Senior Member, IEEE) “A Dual-Band Dual-Polarized Base Station Antenna Using a Novel Feeding Structure for 5G Communication”, publication in a future issue of this journal. Citation information: DOI 10.1109/ACCESS.2020.2984199, IEEE Access, 2017.
[13] H. Zhai, K. Zhang, S. Yang, and D. Feng, “A Low-Profile Dual-Band Dual-Polarized Antenna with an AMC Surface for WLAN Applications,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 16, pp. 2692-2695, 2017.
[14] S.Khorasani, J.Nourinia, Ch.Ghobadi, A.Hatamian, B.Virdee, “Dual- band magneto-electric dipole antenna with high-gain for base-station applications,” www.elsevier.com/locate/aeue,AEU, .2021
[15] A. Alieldin, Y. Huang, SJ. Boyes, M. Stanley, SD. Joseph, B. Al-Juboori,” A dual-broadband dual polarized fylfot-shaped antenna for mobile base stations using MIMO over-lapped antenna subarrays,” IEEE Access, vol. 6, pp.50260-50271, 2018.
[16] H. Huang, X. Li, Y. Liu,” A dual-broadband base station antenna with ikebana-like arrangement scheme,” Microw Opt Technol Let., vol 62, no. 2, pp. 708-713, 2019.