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

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-03-20 — Оновлено 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

Том 65 № 3 (2022)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

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.