Широкополосная несимметричная антенна P-образной формы с круговой поляризацией для C-диапазона

Автор(и)

  • Решми Дхара Национальный технологический институт Сиккима, India https://orcid.org/0000-0002-9790-6858
  • Таракнатх Кунду Национальный технологический институт Сиккима, India

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347022030025

Ключові слова:

полоса пропускания по входному сопротивлению, круговая поляризация, CP, C-диапазон

Анотація

В данной работе спроектирована широкополосная несимметричная антенна с круговой поляризацией CP (circular polarization). Она состоит из одного Р-образного излучателя с питанием от Г-образной микрополосковой линии передачи с усеченной плоскостью заземления на обратной стороне квадратной подложки. Оптимизация параметров излучателя и зазора облучателя позволила расширить полосу пропускания по входному сопротивлению IBW (impedance bandwidth) и по коэффициенту эллиптичности ARBW (axial ratio bandwidth). Измеренное значение IBW составило 5,65 ГГц (3,9–9,55 ГГц, 84,01%, на центральной резонансной частоте frc = 6,725 ГГц), а моделированное значение — 5,73 ГГц (3,8–9,53 ГГц, 85,97%, frc = 6,6 ГГц), соответственно. Соответствующее моделированное значение ARBW равно 1,47 ГГц (6,62–8,09 ГГц, 19,99%, резонансная частота круговой поляризации fCP = 7,35 ГГц) в пределах измеренных и моделированных значений. Максимальное амплитудное значение коэффициента усиления составило 5,01 дБи на частоте 7,76 ГГц. Результаты моделирования с помощью Ansys Electronics Desktop 2020R1 достаточно точно совпадают с результатами измерений. Оптимизированные размеры предложенной малогабаритной антенны составили 20×20×1,6 мм3 при уменьшении размеров на 57,49%. Предложенная антенна может использоваться в приложениях беспроводной связи C-диапазона.

Посилання

A. Farswan, A. K. Gautam, B. K. Kanaujia, K. Rambabu, “Design of Koch fractal circularly polarized antenna for handheld UHF RFID reader applications,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 64, no. 2, pp. 771–775, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2015.2505001.

M. S. Ghaffarian, G. Moradi, P. Mousavi, “Wide‐b‐and circularly polarised slot antenna by using artificial transmission line,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 11, no. 5, pp. 672–679, 2017, doi: https://doi.org/10.1049/iet-map.2016.0784.

I. Adam et al., “A simple wideband electromagnetically fed circular polarized antenna for energy harvesting,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 59, no. 9, pp. 2390–2397, 2017, doi: https://doi.org/10.1002/mop.30746.

K. Saraswat, T. Kumar, A. R. Harish, “A corrugated G-shaped grounded ring slot antenna for wideband circular polarization,” Int. J. Microw. Wirel. Technol., vol. 12, no. 5, pp. 431–436, 2020, doi: https://doi.org/10.1017/S1759078719001624.

U. Ullah, S. Koziel, “A geometrically simple compact wideband circularly polarized antenna,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 18, no. 6, pp. 1179–1183, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2019.2911902.

R. Xu et al., “Analysis and design of ultrawideband circularly polarized antenna and array,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 68, no. 12, pp. 7842–7853, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2020.2998922.

Р. Дхара, Т. Кунду, “Двухдиапазонная двухмодовая антенна с поляризационно-разнесенным приемом,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 64, no. 5, pp. 308–324, 2021, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347021050058.

Р. Дхара, С. К. Яна, М. Митра, “Трехдиапазонная несимметричная антенна с круговой поляризацией для беспроводной связи,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 63, no. 4, pp. 248–260, 2020, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347020040044.

S. Chattopadhyay, S. Chakraborty, “A physical insight into the influence of dominant mode of rectangular microstrip antenna on its cross-polarization characteristics and its improvement with T-shaped Microstrip Antenna,” IEEE Access, vol. 6, pp. 3594–3602, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2797358.

R. Dhara, “Design of a miniaturized CPW fed Z-shaped monopole antenna using theory of characteristics modes for bandwidth enhancement,” Sādhanā, vol. 46, no. 2, p. 87, 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s12046-021-01610-7.

R. Dhara, S. Yadav, M. M. Sharma, S. K. Jana, M. C. Govil, “A circularly polarized quad-band annular ring antenna with asymmetric ground plane using theory of characteristic modes,” Prog. Electromagn. Res. M, vol. 100, pp. 51–68, 2021, doi: https://doi.org/10.2528/PIERM20102006.

R. Dhara, 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.

S. W. Zhou, P. H. Li, Y. Wang, W. H. Feng, Z. Q. Liu, “A CPW-fed broadband circularly polarized regular-hexagonal slot antenna with L-shape monopole,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 10, pp. 1182–1185, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2011.2172570.

R. Xu, J.-Y. Li, J. Liu, S.-G. Zhou, K. Wei, Z.-J. Xing, “A simple design of compact dual-wideband square slot antenna with dual-sense circularly polarized radiation for WLAN/Wi-Fi communications,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 66, no. 9, pp. 4884–4889, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2018.2851671.

A. Boukarkar, X. Q. Lin, Y. Jiang, Y. Q. Yu, “Miniaturized single-feed multiband patch antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 65, no. 2, pp. 850–854, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2016.2632620.

H. Chen, Y. Shao, Y. Zhang, C. Zhang, Z. Zhang, “A low-profile broadband circularly polarized mmwave antenna with special-shaped ring slot,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 18, no. 7, pp. 1492–1496, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2019.2920875.

М. Резвани, Я. Зегфоруш, П. Бейджи, “Эффективная микрополосковая антенна круговой поляризации с С-образным шлейфом для WLAN и WiMAX приложений,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 62, no. 11, pp. 708–712, 2019, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347019110062.

S.-S. Hao, Q.-Q. Chen, J.-Y. Li, J. Xie, “A high-gain circularly polarized slotted patch antenna,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 19, no. 6, pp. 1022–1026, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2020.2987330.

K. Wei, J. Y. Li, L. Wang, R. Xu, Z. J. Xing, “A new technique to design circularly polarized microstrip antenna by fractal defected ground structure,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 65, no. 7, pp. 3721–3725, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2017.2700226.

K. Wei, B. Zhu, M. Tao, “The circular polarization diversity antennas achieved by a fractal defected ground structure,” IEEE Access, vol. 7, pp. 92030–92036, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2927280.

W. L. Ross, S. D. W. Kinkoph, “Annual report on the status of spectrum repurposing,” 2019. uri: https://www.ntia.gov/files/ntia/publications/spectrum_repurposing_report_august_2019.pdf.

J.-S. Row, “Design of aperture-coupled annular-ring microstrip antennas for circular polarization,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 53, no. 5, pp. 1779–1784, 2005, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2005.846809.

S. Zhang, B. Duan, H. Bao, P. Lian, “Sensitivity analysis of reflector antennas and its application on shaped geo-truss unfurlable antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 61, no. 11, pp. 5402–5407, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2013.2276914.

S. Zhang, J. Du, P. Li, “Design of shaped offset cable mesh reflector antennas considering structural flexible property,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 11, no. 7, pp. 1024–1030, 2017, doi: https://doi.org/10.1049/iet-map.2016.0977.

N. Felegari, J. Nourinia, C. Ghobadi, J. Pourahmadazar, “Broadband CPW-fed circularly polarized square slot antenna with three inverted-L-shape grounded strips,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 10, pp. 274–277, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2011.2135832.

R. Dhara, “A compact dual band dual polarized monopole antenna with enhanced bandwidth for C, X, and Ku band applications,” Prog. Electromagn. Res. Lett., vol. 96, pp. 65–72, 2021, doi: https://doi.org/10.2528/PIERL20121903.

M. V. Yadav, S. Baudha, “A miniaturized printed antenna with extended circular patch and partial ground plane for UWB applications,” Wirel. Pers. Commun., vol. 116, no. 1, pp. 311–323, 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s11277-020-07716-1.

H. F. Abutarboush, W. Li, A. Shamim, “Flexible-screen-printed antenna with enhanced bandwidth by employing defected ground structure,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 19, no. 10, pp. 1803–1807, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2020.3019462.

Изготовленный прототип предложенной антенны c круговой поляризацией

Опубліковано

2022-03-20

Як цитувати

Дхара, Р., & Кунду, Т. (2022). Широкополосная несимметричная антенна P-образной формы с круговой поляризацией для C-диапазона. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 65(3), 152–166. https://doi.org/10.20535/S0021347022030025

Номер

Розділ

Статті