DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347020040044
Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ по подписке
Вид сверху изготовленной антенны

Трехдиапазонная несимметричная антенна с круговой поляризацией для беспроводной связи

Р. Дхара, С. К. Яна, М. Митра

Аннотация


Микрополосковая (патч) антенна с круговой поляризацией CP (circularly polarized) и питанием от копланарного волновода CPW (CoPlanar Waveguide), включающая две асимметричных П-образных полоски, описана в данной статье. Антенна состоит из излучающей площадки, выполненной из шестигранного кольца, соединенного с двумя круговыми кольцами, на двух углах шестигранного кольца, в результате чего обеспечивается широкая круговая поляризация CP. Питание от копланарного волновода достигнуто травлением двух L-образных щелей и добавлением двух асимметричных П-образных полосок к заземлению, что значительно расширило полосу пропускания по входному импедансу IBW (impedance bandwidth) и ширину полосы пропускания, определяемую по коэффициенту эллиптичности ARBW (axial ratio bandwidth). Предлагаемая конструкция антенны обеспечивает измеренную широкую полосу IBW = 5,637 ГГц (4,484–10,121 ГГц), что составляет около 80,53%, на центральной частоте fc = 7,3 ГГц. Полоса пропускания по уровню 3 дБ, определяемая по коэффициенту эллиптичности AR (axial ratio) и полученная путем моделирования, для трех диапазонов составляет: 95 МГц (1,37%), 186 МГц (2,35%) и 149 МГц (1,67%) с резонансными частотами 6,96, 7,93, и 8,91 ГГц, соответственно. В статье дан анализ и обсуждение характеристик излучения реализованной антенны. Максимальное пиковое усиление, полученное при моделировании, составило 5,968 дБи на частоте 6,063 ГГц. Предлагаемая антенна пригодна для работы в устройствах беспроводной связи, работающих в C- и X-диапазонах.

Ключевые слова


питание от копланарного волновода; CPW; круговая поляризация; CP; C-диапазон; X-диапазон

Полный текст:

PDF

Литература


C. J. Wang and Y. C. Lin, “New CPW-fed monopole antennas with both linear and circular polarisations,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 2, no. 5, pp. 466–472, 2008, doi: https://doi.org/10.1049/iet-map:20070145.

A. K. Gautam, A. Kunwar, and B. K. Kanaujia, “Circularly polarized arrowhead-shape slotted microstrip antenna,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 13, pp. 471–474, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2014.2309719.

K. L. Chung, “A wideband circularly polarized H-shaped patch antenna,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 58, no. 10, pp. 3379–3383, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2010.2055794.

J. Sen Kuo and G. Bin Hsieh, “Gain enhancement of a circularly polarized equilateral-triangular microstrip antenna with a slotted ground plane,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 51, no. 7, pp. 1652–1656, 2003, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2003.813621.

J. M. Kovitz, H. Rajagopalan, and Y. Rahmat-Samii, “Circularly polarised half E-shaped patch antenna: A compact and fabrication-friendly design,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 10, no. 9, pp. 932–938, 2016, doi: https://doi.org/10.1049/iet-map.2015.0550.

R. K. Saini, S. Dwari, and M. K. Mandal, “CPW-Fed Dual-Band Dual-Sense Circularly Polarized Monopole Antenna,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 16, pp. 2497–2500, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2017.2726545.

Nasimuddin, Z. N. Chen, and X. Qing, “Dual-band circularly polarized S-shaped slotted patch antenna with a small frequency-ratio,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 58, no. 6, pp. 2112–2115, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2010.2046851.

K. Ding, T. Bin Yu, D. X. Qu, and C. Peng, “A novel loop-like monopole antenna with dual-band circular polarization,” Prog. Electromagn. Res. C, vol. 45, pp. 179–190, 2013, doi: https://doi.org/10.2528/PIERC13102002.

G. Bin Hsieh, M. H. Chen, and K. L. Wong, “Single-feed dual-band circularly polarised microstrip antenna,” Electron. Lett., vol. 34, no. 12, pp. 1170–1171, 1998, doi: https://doi.org/10.1049/el:19980909.

C. A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design. New Jersey: Wiley, uri: https://www.wiley.com/en-us/Antenna+Theory%3A+Analysis+and+Design%2C+4th+Edition-p-9781118642061.

W. L. Langston and D. R. Jackson, “Impedance, axial-ratio, and receive-power bandwidths of microstrip antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 52, no. 10, pp. 2769–2773, 2004, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2004.834421.

Б. Т. П. Мадхав, М. Моника, Б. М. Сива Кумар, Б. Прудхвинадх, “Компактная круглая щелевая антенна с двумя полосами пропускания и изменяемой конфигурацией для WiMAX и X-диапазонов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, т. 62, № 9, c. 563–573, 2019, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347019090048.

Неелавени А. Муруган, Рамачандран Баласубраманиан, Х. Р. Патнам, “Печатная планарная несимметричная вибраторная антенна для сверхширокополосной связи,” Известия вузов. Радиоэлектроника, т. 61, № 6, с. 349–357, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018060055.

Дж. Бора, Т. А. Шейк, С. Рой, “Компактная трехдиапазонная антенна с копланарным питанием и дефектной структурой экрана для GSM, WLAN и WiMAX,” Известия вузов. Радиоэлектроника, т. 59, № 7, с. 51–60, 2016. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347016070050.

МирХамед Резвани, Яшар Зегфоруш, Паям Бейджи, “Эффективная микрополосковая антенна круговой поляризации с С-образным шлейфом для WLAN и WiMAX приложений,” Известия вузов. Радиоэлектроника, т. 62, № 11, с. 708–712, 2019. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347019110062.

П. В. Найду, А. Кумар, “Двухдиапазонная e-образная унипланарная печатная антенна с ACS питанием для современных приложений беспроводной связи,” Известия вузов. Радиоэлектроника, т. 61, № 3, с. 119–128, 2018. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018030019.

П. В. Найду, А. Кумар, “Широкополосная зеркальная Z- и L-образная унипланарная трехдиапазонная антенна с ACS-фидером для WLAN применений,” Известия вузов. Радиоэлектроника, т. 62, № 2, с. 109–120, 2019. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347019020043.

R. Dhara and M. Mitra, “A triple-band circularly polarized annular ring antenna with asymmetric ground plane for wireless applications,” Eng. Reports, vol. 2, no. 4, 2020, doi: https://doi.org/10.1002/eng2.12150.

“Federal spectrum use summary 30 MHz-3000 GHz national telecommunications and information administration office of spectrum management,” 2010.

“Spectrum 101 An Introduction to National Aeronautics and Space Administration Spectrum Management,” 2016.

“Expanding Flexible Use in Mid-Band Spectrum Between 3.7 and 24 GHz.” uri: https://geolinks.com/geolinks-comments-fcc-expanding-flexible-use-mid-band-spectrum-3-7-24-ghz/.

G. G. Savo, Advanced Wireless Communications 4G Technologies. New Jersey: Wiley, 2004.

H. Liu, Y. Liu, and S. Gong, “Broadband microstrip-CPW fed circularly polarised slot antenna with inverted configuration for L-band applications,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 11, no. 6, pp. 880–885, 2017, doi: https://doi.org/10.1049/iet-map.2016.0880.

Y. X. Guo, L. Bian, and X. Q. Shi, “Broadband circularly polarized annular-ring microstrip antenna,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 57, no. 8, pp. 2474–2477, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2009.2024584.

S. A. Muhammad, A. Rolland, S. H. Dahlan, R. Sauleau, and H. Legay, “Hexagonal-shaped broadband compact scrimp horn antenna for operation in C-band,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 11, pp. 842–845, 2012, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2012.2208259.

J.-W. Wu, J.-Y. Ke, C. F. Jou, and C.-J. Wang, “Microstrip-fed broadband circularly polarised monopole antenna,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 4, no. 4, p. 518, 2010, doi: https://doi.org/10.1049/iet-map.2008.0400.

S. Mener, R. Gillard, and L. Roy, “A Dual-Band Dual-Circular-Polarization Antenna for Ka-Band Satellite Communications,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 16, pp. 274–277, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2016.2572261.

R. Li, Y. X. Guo, B. Zhang, and G. Du, “A Miniaturized Circularly Polarized Implantable Annular-Ring Antenna,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 16, pp. 2566–2569, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2017.2734246.

K. Chen, J. Yuan, and X. Luo, “Compact dual-band dual circularly polarised annular-ring patch antenna for BeiDou navigation satellite system application,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 11, no. 8, pp. 1079–1085, 2017, doi: https://doi.org/10.1049/iet-map.2016.1057.

M. Abo El-Hassan, K. F. A. Hussein, and K. H. Awadalla, “Microstrip antenna with L-shaped slots for circularly polarised satellite applications,” J. Eng., vol. 2019, no. 12, pp. 8428–8431, 2019, doi: https://doi.org/10.1049/joe.2019.0921.

H. Zhang, Y. Guo, and G. Wang, “A Wideband Circularly Polarized Crossed-Slot Antenna with Stable Phase Center,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 18, no. 5, pp. 941–945, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2019.2906363.

H. Zhang, Y. C. Jiao, T. Ni, and W. L. Liang, “Broadband circularly polarised antenna with asymmetric ground and L-shaped strips,” Electron. Lett., vol. 50, no. 23, pp. 1660–1662, 2014, doi: https://doi.org/10.1049/el.2014.2989.

K. Ding, Y. X. Guo, and C. Gao, “CPW-Fed Wideband Circularly Polarized Printed Monopole Antenna with Open Loop and Asymmetric Ground Plane,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 16, pp. 833–836, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2016.2606557.

S. Fu, S. Fang, Z. Wang, and X. Li, “Broadband circularly polarized slot antenna array fed by asymmetric CPW for L-band applications,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 8, pp. 1014–1016, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2009.2031662.

Z. J. Tang, J. Zhan, and H. L. Liu, “Compact CPW-fed antenna with two asymmetric U-shaped strips for UWB communications,” Electron. Lett., vol. 48, no. 14, pp. 810–812, 2012, doi: https://doi.org/10.1049/el.2012.0445.

J. Y. Sze and S. P. Pan, “Design of CPW-fed circularly polarized slot antenna with a miniature configuration,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 10, pp. 1465–1468, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2011.2179912.


Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM





© Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 2004–2020
При копировании активная ссылка на материал обязательна
ISSN 2307-6011 (Online), ISSN 0021-3470 (Print)
т./ф. +38044 204-82-31, 204-90-41
Условия использования сайта