Микрополосковая антенна на подложке из перекрестного метаматериала с улучшенными усилением и широкополосностью

Автор(и)

  • Кирти Инамдар журнал "Известия вузов. Радиоэлектроника", India https://orcid.org/0000-0001-5753-9435
  • Е. П. Коста Группа институтов фонда образования Марвади, Райкот, India
  • Суправа С. Патнаик Инженерный институт Хавьера, Мумбаи, India

DOI:

https://doi.org/10.20535/S002134701502003X

Ключові слова:

метаматериал, перекрестная мета-структура, получение параметров, отрицательный показатель преломления

Анотація

В последние годы метаматериалы стали актуальной темой для исследований в области электромагнетизма. В данной статье предлагается использование перекрестной структуры, форма которой подобна известному Иерусалимскому кресту. Результаты численного анализа предложенной единичной ячейки подтверждены экспериментально, доказывая отрицательность значений относительных диэлектрической и магнитной проницаемостей ε и µ. Разработан двумерный микрополосковый излучатель на основе предложенного метаматериала. Представлены теоретические исследования и расчетные формулы для определения различных параметров предложенной антенны. С целью улучшения коэффициента усиления, ширины рабочей полосы частот и обеспечения возможности многодиапазонной работы проведена оптимизация конструкции микрополоскового излучателя на основе метаматериала. Выполнено сравнение параметров антенны, которые представлены в виде таблицы и частотных характеристик. Показано, что физические размеры микрополоскового излучателя на основе метаматериала меньше по сравнению с размерами аналогичного микрополоскового излучателя обычного типа, работающего в том же частотном диапазоне. Проведена экспериментальная проверка полученных частотных характеристик микрополоскового излучателя. Важной частью исследования была разработка метаматериала на основе определенных структур и технологий, позволяющих получить выигрыш в ширине рабочей полосы частот и способности работы в нескольких диапазонах частот, что представлено в данной статье. Уникальная конфигурация, которая предложена в этой статье, позволяет расширить рабочую полосу частот антенны без снижения ее коэффициента усиления.

Посилання

Lee R. Q. Experimental study of the two-layer electromagnetically coupled rectangular patch antenna / Richard Q. Lee, K.-F. Lee / IEEE Trans. Antennas Propag. — Aug. 1990. — Vol. 38, No. 8. — P. 1298–1302. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/8.56971.

Robert B. Compact amplifier integration in square patch antenna / B. Robert, T. Razban, A. Papiernik // Electron. Lett. — Sept. 1992. — Vol. 28, No. 19. — P. 1808–1810. — DOI : http://dx.doi.org/10.1049/el:19921153.

Alexopoulos N. G. Fundamental superstrate (cover) effects on printed circuit antennas / N. G. Alexopoulos, D. R. Jackson // IEEE Trans. Antennas Propag. — Aug. 1984. — Vol. 32, No. 8. — P. 807–816. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TAP.1984.1143433.

Huynh T. Single-layer single-patch wideband microstrip antenna / T. Huynh, K. F. Lee // Electron. Lett. — Aug. 1995. — Vol. 31, No. 16. — P. 1310–1312. — DOI : http://dx.doi.org/10.1049/el:19950950.

Wideband dielectric resonator-loaded suspended microstrip patch antennas / Vijay Gupta, Sumit Sinha, Shiban K. Koul, Bharathi Bhat // Microw. Opt. Technol. Lett. — May 2003. — Vol. 37, No. 4. — P. 300–302. — DOI : http://dx.doi.org/10.1002/mop.10900.

Wide-band E-shaped patch antennas for wireless communications / Fan Yang, Xue-Xia Zhang, Xiaoning Ye, Y. Rahmat-Samii // IEEE Trans. Antennas and Propag. — Jul. 2001. — Vol. 49, No. 7. — P. 1094–1100. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/8.933489.

Majid H. A. Microstrip antenna’s gain enhancement using left-handed metamaterial structures / H. A. Majid, M. K. Abd Rahim, T. Masri // PIER M. — 2009. — Vol. 8. — P. 235–247. — DOI : http://dx.doi.org/10.2528/PIERM09071301.

Buell K. A substrate for small patch antennas providing tunable miniaturization factors / K. Buell, H. Mosallaei, K. Sarabandi // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Jan. 2006. — Vol. 54, No. 1. — P. 135–146. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TMTT.2005.860329.

Alici K. B. Electrically small split ring resonator antennas / Kamil Boratay Alici, Ekmel Ozbay // J. Appl. Phys. — 2007. — Vol. 101, No. 8. — P. 083104. — DOI : http://dx.doi.org/10.1063/1.2722232.

Analysis and design of dual band high directive EBG resonator antenna using square loop FSS as superstrate layer / A. Pirhadi, F. Keshmiri, M. Hakkak, M. Tayarani // PIER. — 2007. — Vol. 70. — P. 1–20. — DOI : http://dx.doi.org/10.2528/PIER07010201.

Burokur S. N. Theoritical investigation of a circular patch antenna in the presence of a left-handed medium / S. N. Burokur, M. Latrach, Serge Toutain // IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. — 2005. — Vol. 4. — P. 183–186. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/LAWP.2005.850797.

Inamdar K. A criss-cross metamaterial based electrically small antenna / Kirti Inamdar, Y. P. Kosta, S. Patnaik // Int. J. Eng. Res. Applications. — May–June 2013. — Vol. 3, No. 3. — P. 004–007. — URL : http://www.ijera.com/papers/Vol3_issue3/B33004007.pdf.

Ziolkowski R. W. Design, fabrication, and testing of double negative metamaterials / R. W. Ziolkowski // IEEE Trans. Antennas Propag. — Jul. 2003. — Vol. 51, No. 7. — P. 1516–1529. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TAP.2003.813622.

Experimental verification of anisotropic three-dimensional left-handed metamaterial composed of Jerusalem Crosses / Jiafu Wang, Shaobo Qu, Hua Ma, Song Xia, Yiming Yang, Lei Lu, Xiang Wu, Zhuo Xu, Qian Wang // PIERS Online. — 2010. — Vol. 6, No. 1. — 31–35. — DOI : http://dx.doi.org/10.2529/PIERS090825095520.

Katko A. R. Artificial negative permeability based on a fractal Jerusalem Cross / Alexander Remley Katko // Undergraduate Honors Thesis. — The Ohio State University, 2009.

Inamdar K. A criss-cross shaped left-handed metamaterial / Kirti Inamdar, Y. P. Kosta, S. Patnaik // Eur. J.Sci. Res. — Jun. 2013. — Vol. 104, No. 2. — P. 261–269.

Electromagnetic parameter retrieval from inhomogeneous metamaterials / D. R. Smith, D. C. Vier, Th. Koschny, C. M. Soukoulis // Phys. Rev. E. — 2005. — Vol. 71. — P. 036617. — DOI : http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevE.71.036617.

Опубліковано

2015-02-12

Як цитувати

Инамдар, К., Коста, Е. П., & Патнаик, С. С. (2015). Микрополосковая антенна на подложке из перекрестного метаматериала с улучшенными усилением и широкополосностью. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 58(2), 26–35. https://doi.org/10.20535/S002134701502003X

Номер

Розділ

Оригінальні статті