Сверхширокополосная патч-антенна направленного действия с использованием S-образного метаматериала

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347018090029

Ключові слова:

антенна, метаматериал, МТМ, материал с отрицательным коэффициентом преломления, отрицательная рефракция, прямоугольная микрополосковая патч-антенна, DNG, HFSS, MNG, RMPA

Анотація

В работе предложена параметрическая оптимизация антенны при использовании S-образного метаматериала, встроенного в подложку антенны. При встраивании предложенной решетки из метаматериала внутрь подложки антенны ширина полосы пропускания антенны увеличивается на 74%, а коэффициент направленности возрастает на 11%. Результаты, полученные в случае моделирования в системе Ansoft HFSS на основе метода конечных элементов и программирования в среде MATLAB на основе формул САПР при использовании анализа эквивалентной схемы замещения патч-антенны, хорошо согласуются между собой. В работе поясняется эволюция S-образной формы начиная от простейшей формы разрезного кольцевого резонатора с одним кольцом. Изготовленная предлагаемая структура позволила получить отклонение от результатов моделирования не более 6%. Эта антенна из метаматериала позволяет преодолеть ограничение, связанное с узкой полосой пропускания патч-антенны, и помогает поддерживать низкий профиль антенны, обеспечивая 81% миниатюризацию.

Посилання

Schantz, H. The Art and Science of Ultra-Wideband Antennas. Artech House, 2005.

Balanis, C. A. Antenna Theory, 4th ed. John Wiley & Sons, Inc., 2016.

Pozar, D. M. “Microstrip antennas,” Proc. IEEE, Vol. 80, No. 1, p. 79-91, 1992. DOI: https://doi.org/10.1109/5.119568.

Volakis, J. Antenna Engineering Handbook, 4th ed. McGraw Hill, 2007.

Wang. S.; Feresidis, A. P.; Goussetis, G.; Vardaxoglou, J. C. “Low-profile resonant cavity antenna with artificial magnetic conductor ground plane,” Electronics Lett., Vol. 40, No. 7, p. 405-406, 2004. DOI: https://doi.org/10.1049/el:20040306.

Ahsan, M. R.; Islam, M. T.; Ullah, M. H.; Misran, N. “Bandwidth enhancement of a dual band planar monopole antenna using meandered microstrip feeding,” The Scientific World J., Vol. 2014, ID 856504, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2014/856504.

Lee, K. F.; Luk, K. M.; Mak, K. M.; Yang, S. L. S. “On the use of U-slots in the design of dual-and triple-band patch antennas,” IEEE Antennas Propag. Mag., Vol. 53, No. 3, p. 60-74, 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/MAP.2011.6028422.

Wong, K.-L. Compact and Broadband Microstrip Antennas. Hoboken, NJ: Wiley-Interscience, 2004.

Dawar, Parul; Raghava, N. S.; De, Asok. “Ultra wide band, multi-resonance antenna using swastika metamaterial,” Int. J. Microwave Optical Technology, Vol. 11, No. 6, p. 423, 2016.

Ahsan, M. R.; Islam, M. T.; Ullah, M. H.; Singh, M. J.; Ali, M. T. “Metasurface reflector (MSR) loading for high performance small microstrip antenna design,” PLOS One, May, 2015. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0127185.

Linden, S.; Enkrich, C.; Dolling, G.; Klein, M. W.; Zhou, J.; Koschny, T.; Soukoulis, C. M.; Burger, S.; Schmidt, F.; Wegener, M. “Photonic metamaterials: Magnetism at optical frequencies,” IEEE J. Selected Topics Quantum Electronics, Vol. 12, No. 6, p. 1097-1105, 2006. DOI: https://doi.org/10.1109/JSTQE.2006.880600.

Xiong, Han; Hong, Jing-Song; Tan, Ming-Tao; Li, Bing. “Compact microstrip antenna with metamaterial for wideband applications,” Turk. J. Electrical Eng. Comp. Sci., Vol. 21, p. 2233-2238, 2013. DOI: http://doi.org/10.3906/elk-1204-6.

Каур, Прит; Агарвал, С. К.; Де, Асок. “Улучшение характеристик прямоугольной микрополосковой антенны с помощью двойного H-образного метаматериала,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 59, № 11, с. 29–36, 2016. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347016110030.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-09-29

Як цитувати

Давар, П., Де, А., & Рагхава, Н. С. (2018). Сверхширокополосная патч-антенна направленного действия с использованием S-образного метаматериала. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(9), 508–521. https://doi.org/10.20535/S0021347018090029

Номер

Том 61 № 9 (2018)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.