یک آنتن BTS جدید برای کارکرد همزمان در باندهای فرکانسی 900GSM و LTE
محورهای موضوعی : طراحی و کاربرد آنتن
مریم محمدیفر
1
,
پژمان محمدی
2
*
,
یاشار زهفروش
3
1 - گروه برق، واحد ارومیه، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران
2 - مرکز تحقیقات مایکروویو و آنتن، واحد ارومیه، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران
3 - مرکز تحقیقات مایکروویو و آنتن، واحد ارومیه، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران
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 ایستگاه‌های پایه موبایل جهت پشتیبانی از سیستم‌های ارتباطی سیار که در باندهای فرکانس GSM∕DCS∕PCS∕UMTS)) سامانه جهانی ارتباطات سیار/ باند ذخیره جهت برقراری مکالمه/ سامانه ارتباط‌های شخصی/ سامانه جهانی مخابرات سیار و ((LTE نسل چهارم ارتباطات بیسیم کار می‌کنند، ارائه شده است. در این طراحی، بهدلیل استفاده از تکنیک تغذیه سه‌گانه، یک پهنای باند گسترده با تطبیق امپدانسی عالی در ورودی آنتن بهدست آمده است. دو دایپل چاپی که به‌صورت عمود بر یکدیگر قرار دارند و توسط خطوط میکرو استریپی پلکانی تغذیه می‌شوند، آنتن پیشنهادی را تشکیل می‌دهند. علاوه بر این، با قرار دادن یک ساختار جعبه‌ای ساده، به‌عنوان یک بازتابنده فلزی در زیر آنتن، تشعشع دو جهته دایپلها 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 عملیاتی900/1800/1900/2300 مگاهرتز می‌باشد. همچنین طبق نتایج بیشینه بهره40/11 و 47/10 دسیبل بهترتیب در پورت‌های 1 و 2 آنتن بهدست آمده است. ابعاد آنتن 168 × 168 میلی‌متر مربع بوده که بر روی یک بازتابنده جعبه‌ای شکل به ابعاد 222 × 222 میلی‌متر مربع با عمق 42 میلی‌متر نصب شده است
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, and 2300 MHz. peak gains of 11/47and 10/40 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 42mm.
- ساختار ساده آنتن نسبت به طراحی‌های گذشته
- طراحی جدیدی از آنتن‌های دو بانده با پلاریزاسیون دوگانه برای کارکرد همزمان در باندهای فرکانسی 900GSM و LTE
- بهره خوب و بالا نسبت به طراحی‌های انجام شده گذشته
[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, doi: 10.1109/49.914506.
[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, doi: 10.1109/LAWP.2007.898543.
[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, doi: 10.1109/TAP.2011.2180336.
[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, doi: 10.1109/LAWP.2014.2321503.
[5] M. Rezvani and P. 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, doi: 10.1016/j.aeue.2018.06.041.
[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, doi: 10.1109/TAP.2014.2381238.
[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, doi: 10.1109/TAP.2014.2327653.
[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, doi: 10.1109/TAP.2015.2392773.
[9] V. Deillon and J‐F. Zürcher, and A. K. Skrivervik, “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, doi: 10.1002/mop.11277.
[10] S. Chen and K. -M. Luk, "High performance dual-band dual-polarized magneto-electric dipole base station antenna," Asia-Pacific Microwave Conference, Sendai, Japan, 2014, pp. 321-323.
[11] A. Vedaee and H. 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, dio: 10.1002/mop.30099.
[12] Q. Hua, Y. Huang, A. Alieldin, C. Song, T. Jia, and X. Zhu, "A Dual-Band Dual-Polarized Base Station Antenna Using a Novel Feeding Structure for 5G Communications," in IEEE Access, vol. 8, pp. 63710-63717, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2984199.
[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," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 16, pp. 2692-2695, 2017, doi: 10.1109/LAWP.2017.2741465.
[14] S. Khorasani, J. Nourinia, Ch. Ghobadi, A .Hatamian, and B. Virdee, “Dual- band magneto-electric dipole antenna with high-gain for base-station applications,” AEU - International Journal of Electronics and Communications, vol. 134, p. 153696, May 2021, dio: 10.1016/j.aeue.2021.153696.
[15] A. Alieldin, Y. Huang, S. J. Boyes, M. Stanley, S. D. Joseph, and B. Al-Juboori, "A Dual-Broadband Dual-Polarized Fylfot-Shaped Antenna for Mobile Base Stations Using MIMO Over-Lapped Antenna Subarrays," in IEEE Access, vol. 6, pp. 50260-50271, 2018, doi: 10.1109/ACCESS.2018.2868817.
[16] H. Huang, X. Li, and 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, doi: 10.1002/mop.32050.