Применение теории цепей для анализа патч-антенны с апертурной связью для беспроводных приложений

Автор(и)

  • Ашиш Сингх NMAM технологический институт, Індія https://orcid.org/0000-0003-4099-2780
  • Мухаммед Аниш Университет Веер Бахадер Сингх Перванчал, Індія
  • К. Камакши Институт изучения менеджмента, Індія
  • Джамшед Аслам Ансари Аллахабадский университет, Індія

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347018040040

Ключові слова:

апертурная связь, двойной диапазон, микрополосковая патч-антенна, SMA коннектор, концепция теория цепей

Анотація

Проведен анализ двухдиапазонной микрополосковой патч-антенны с апертурной связью с использованием расширенной резонаторной модели. Приведены результаты теоретического исследования характеристик антенны, таких как обратные потери, КСВН, диаграмма направленности. Также исследовано влияние геометрических параметров микрополосковой патч-антенны с апертурной связью (высота подложки, диэлектрическая постоянная). Обнаружено, что антенна излучает в двух режимах, т. е. на резонансных частотах 4,39 ГГц (нижняя резонансная частота) и 5,55 ГГц (верхняя резонансная частота). Рабочая полоса частот микрополосковой патч-антенны на нижней резонансной частоте равна 10,23% (теоретически) и 13,33% (результат моделирования), тогда как на верхней резонансной частоте она составляет 5,69% (теоретически) и 3,59% (результат моделирования). Частотный коэффициент, полученный для частот выше нижней резонансной частоты равен 1,5 (теоретически) и 1,37 (результат моделирования). Теоретические результаты сравнивались с результатами моделирования в среде IE3D и с известными экспериментальными результатами, которые оказались хорошо согласованными.

Біографія автора

Мухаммед Аниш, Университет Веер Бахадер Сингх Перванчал

(2018) Аллахабадский университет

Посилання

Hrebenciuc, F.; Stroia, N.; Moga, D.; Barabas, Z. “A low cost approach to large smart shelf setups,” Advances in Electrical and Computer Engineering, Vol. 11, No. 4, P. 117-122, 2011. DOI: http://doi.org/10.4316/AECE.2011.04019.

D’hoe, K.; Van Nieuwenhuyse, A.; Ottoy, G.; De Strycker, L.; De Backer, L.; Goemaere, J.-P.; Nauwelaers, B. “Influence of different types of metal plates on a high frequency RFID loop antenna: study and design.” Advances in Electrical and Computer Engineering, v.9, n.2, p.3-8, 2009. DOI: http://doi.org/10.4316/AECE.2009.02001.

Pozar, D. M. “Microstrip antenna aperture-coupled to a microstripline,” Electron. Lett., v.21, n.2, p.49-50, 1985. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19850034.

Sullivan, P.; Schaubert, D. "Analysis of an aperture coupled microstrip antenna," IEEE Trans. Antennas Propag., v.34, n.8, p.977-984, Aug 1986. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.1986.1143929.

Himdi, M.; Daniel, J. P.; Terret, C. “Analysis of aperture-coupled microstrip antenna using cavity method,” Electron. Lett., v.25, n.6, p.391-392, Mar 1989. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19890269.

Croq, F.; Papiernik, A. “Large bandwidth aperture-coupled microstrip antenna,” Electron. Lett., v.26, n.16, p.1293-1294, Aug 1990. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19900832.

Meiguni, J. S.; Kamyab, M.; Hosseinbeig, A. “Theory and experiment of spherical aperture-coupled antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., v.61, n.5, p.2397-2403, 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2013.2244836.

Ittipiboon, A.; Oostlander, R.; Antar, Yahia M. M.; Cuhaci, Michel. “A modal expansion method of analysis and measurement on aperture-coupled microstrip antenna,” IEEE Trans. Antennas Propag., v.39, n.11, p.1567-1573, Nov. 1991. DOI: https://doi.org/10.1109/8.102770.

Bhattacharyya, A. K.; Antar, Y. M. M.; Ittipiboon, A. “Full wave analysis of an aperture-coupled patch antenna,” Electron. Lett., v.27, n.2, p.153-155, Jan 1991. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19910099.

Himdi, M.; Lafond, O.; Laignier, S.; Daniel, J. P. “Extension of cavity method to analyse aperture coupled microstrip patch antenna with thick ground plane,” Electron. Lett., v.34, n.16, p.1534-1536, Aug 1998. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19981128.

Lafond, O.; Himdi, M.; Daniel, J. P. “Extension of cavity method to analyze the aperture-coupled microstrip patch antenna with a tilted feeding line,” Microwave Opt. Technol. Lett., v.22, n.6, p.395-396, Sept 1999. DOI: http://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2760(19990920)22:6::AID-MOP83.0.CO.

Liu, Zhang-Fa; Kooi, Pang-Shyan; Li, Le-Wei; Leong, Mook-Seng; Yeo, Tat-Soon. “A method for designing broad-band microstrip antennas in multilayered planar structures,” IEEE Trans. Antennas Propag., v.47, n.9, p.1416-1420, Sept 1999. DOI: https://doi.org/10.1109/8.793321.

Kossel, Marcel; Benedickter, Hansruedi; Bachtold, Werner; Kung, Roland; Hansen, Jan. "Circularly polarized, aperture-coupled patch antennas for a 2.4 GHz RFID system," Microwave J., Nov 1999. URI: http://www.microwavejournal.com/articles/2784.

Kim, J. P. "Optimum design of an aperture-coupled microstrip patch antenna," Microwave Opt. Technol. Lett., v.39, n.1, p.75-78, Oct 2003. DOI: http://doi.org/10.1002/mop.11132.

Chakraborty, S.; Gupta, B.; Poddar, D. R. "Development of closed form design formulae for aperture coupled microstrip patch antenna," J. Sci. Industrial Res., v.64, n.7, p.482-486, July 2005. URI: http://nopr.niscair.res.in/handle/123456789/5129.

Kumar, A.; Kartikeyan, M. V. "A circularly polarized stacked patch aperture coupled microstrip antenna for 2.6 GHz band," Int. J. Infrared Millimeter Waves, v.28, n.1, p.13-23, 2007. DOI: https://doi.org/10.1007/s10762-006-9174-8.

Elhefnawy, M.; Ismail, W. "Analysis of aperture coupled microstrip antenna with circular polarization diversity," Wireless Pers. Commun., v.56, n.2, p.301-314, Jan 2011. DOI: https://doi.org/10.1007/s11277-009-9833-x.

Hua, C.; Wu, X.; Wu, W. "A cavity-backed aperture-coupled microstrip patch antenna array with sum/difference beams," J. Electromagn. Waves Appl., v.26, n.7, p.932-941, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/09205071.2012.710381.

Kirov, Georgi S.; Chervenkov, Georgi T.; Kalchev, Chavdar D. "Aperture coupled microstrip short backfire antenna," J. Electrical Eng., v. 63, n.2, p.75-80, 2012. DOI: https://doi.org/10.2478/v10187-012-0011-0.

Singh, A.; Singh, S. "Miniaturized wideband aperture coupled microstrip patch antenna by using inverted U-slot," Int. J. Antennas Propag., v.2014, Article ID 306942, 2014. DOI: https://doi.org/10.1155/2014/306942.

Meiguni, J. S.; Kamyab, M.; Hosseinbeig, A. "Theory and experiment of spherical aperture-coupled antennas," IEEE Trans. Antennas Propag., v.61, n.5, p.2397-2403, May 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2013.2244836.

Wang, J.; Fralich, R.; Wu, C.; Litva, J. "Multifunctional aperture coupled stack patch antenna," Electron. Lett., v.26, n.25, p.2067-2068, Dec 1990. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19901333.

Gupta, K. C. Microstrip Lines and Slotlines, 2nd ed. Norwood MA: Artech House, 1996.

Garg, R.; Bhartia, P.; Bahl, I.; Ittipiboon, A. Microstrip Antenna Design Handbook. Boston, London: Artech House, 2001.

Edwards, T. C. Foundations for Microstrip Circuit Design. John Wiley, 1981.

Balanis, C. A. Antenna Theory: Analysis and Design, 3nd ed. New York: Wiley, 2005.

Terman, F. E. Electronic and Radio Engineering. McGraw-Hill, 1955.

Liu, Zhang-Fa; Kooi, Pang-Shyan; Li, Le-Wei; Leong, Mook-Seng; Yeo, Tat-Soon. "A method for designing broad-band microstrip antennas in multilayered planar structures," IEEE Trans. Antennas Propag., v.47, n.9, p.1416-1420, 1999. DOI: https://doi.org/10.1109/8.793321.

IE3D Simulation Software version 14.05. Zeland Software, Inc., CA, 2008.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-04-21

Як цитувати

Сингх, А., Аниш, М., Камакши, К., & Ансари, Д. А. (2018). Применение теории цепей для анализа патч-антенны с апертурной связью для беспроводных приложений. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(4), 226–238. https://doi.org/10.20535/S0021347018040040

Номер

Том 61 № 4 (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.