Прямоугольная диэлектрическая резонансная антенна в форме ковра Серпинского с использованием тефлона для X-диапазона

Автор(и)

  • Дипали Сорен Технический университет Чхаттисгарх Свами Вивекананд, Індія
  • Роудра Гхатак Национальный технологический институт Дургапур, Індія
  • Р. К. Мишра Берхампурский университет, Індія
  • Д. Р. Поддар Джадавпурский университет, Індія

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347018120051

Ключові слова:

широкополосный, диэлектрическая резонаторная антенна, фрактал, ковер Серпинского

Анотація

В статье представлена широкополосная прямоугольная диэлектрическая резонансная антенна DRA (dielectric resonator antenna) в форме ковра Серпинского, работающая в X-диапазоне, которая характеризуется моделью диэлектрического волновода DWM (dielectric waveguide model). Для снижения стоимости DRA в качестве материала использован дешевый тефлон. Результаты моделирования проверены с помощью реализованного прототипа. В статье обычная прямоугольная DRA сравнивается с прямоугольными DRA в форме фрактала первой и второй итераций. Обсуждается методология проектирования антенны и ее резонансные и радиационные характеристики. Обоснованность полученных результатов подтверждается близким совпадением экспериментальных и моделированных результатов. Измерения на прототипе показали ширину полосы пропускания 48%, определяемую по полному входному сопротивлению. При этом она охватывает всю полосу частот Х- с подобной диаграммой направленности во всей полосе и усилением 7,5 дБи в диапазоне 9,0–11,5 ГГц.

Посилання

Long, S. A.; Mcallister, M. W.; Shen, L. C. “The resonant cylindrical dielectric cavity antenna,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 31, No. 3, p. 406, 1983. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.1983.1143080.

Luk, K. M.; Leung, K. W. (eds.). Dielectric Resonator Antennas. England: Research Studies Press Ltd., 2002.

Denidni, T. A.; Coulibaly, Y.; Boutayab, H. “Hybrid dielectric resonator antenna with circular mushroom-like structure for gain improvement,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 57, No. 4, p. 1043, 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2009.2015809.

Kishk, A. A.; Yin, Y.; Glisson, A. W. “Conical dielectric resonator antennas for wide-band applications,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 50, No. 4, p. 469, Apr. 2002. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2002.1003382.

Kishk, A. A. “Tetrahedron and triangular dielectric resonator antenna with wideband performance,” Proc. of IEEE AP-S Int. Symp., 16-21 June 2002, San Antonio, USA. IEEE, 2002, Vol. 4, p. 462-465. DOI: https://doi.org/10.1109/APS.2002.1017021.

Kishk, A. A. “Wide-band truncated tetrahedron dielectric resonator antenna excited by a coaxial probe,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 51, No. 10, p. 2913, Oct. 2003. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2003.816300.

Denidni, Tayeb A.; Rao, Q.; Sebak, A. R. “Broadband L-shaped dielectric resonator antenna,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 4, p. 453, 2005. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2005.860198.

Chang, T.-H.; Huang, Y.-C.; Su, W.-F.; Kiang, J.-F. “Wideband dielectric resonator antenna with a tunnel,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 7, p. 275, 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2008.928477.

Coulibaly, Y.; Denidni, Tayeb A.; Boutayeb, Halim. “Broadband microstrip-fed dielectric resonator antenna for X-band applications,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 7, p. 3441, 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2008.921326.

Lapierre, M.; Antar, Y. M. M.; Ittipiboon, A.; Petosa, A. “A wideband monopole antenna using dielectric resonator loading,” IEEE Antennas Propagation Society Int. Symp. Dig., 22-27 June 2003, Columbus, USA. IEEE, 2003, Vol. 3, p. 16-19. DOI: https://doi.org/10.1109/APS.2003.1219778.

Junker, G. P.; Kishk, A. A.; Glisson, A. W.; Kajifez, D. “Effect of air gap on cylindrical dielectric resonator antenna operating in TM01 mode,” Electronics Lett., Vol. 30, No. 2, p. 97, 1994. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19940114.

Junker, G. P.; Kishk, A. A.; Glisson, A. W.; Kajfez, D. “Effect of an air gap around the coaxial probe exciting a cylindrical dielectric resonator antenna,” Electronics Lett., Vol. 30, No. 3, p. 177, 1994. DOI: https://doi.org/10.1049/el:19940191.

Coulibaly, Y.; Denidni, T. A.; Talbi, L. “Design of a broadband hybrid dielectric resonator antenna for X-band applications,” J. Electromagn. Waves Appl., Vol. 20, No. 12, p. 1629, 2006. DOI: https://doi.org/10.1163/156939306779292354.

Rezaei, P.; Hakkak, M.; Forooraghi, K. “Effect of magnetic layer on the microstrip-excited rectangular dielectric resonator antennas bandwidth,” J. Electromagn. Waves Appl., Vol. 21, No. 7, p. 915, 2007. DOI: https://doi.org/10.1163/156939307780749011.

Kingsley, S. P.; O’keefe, S. G. “Beam steering and monopulse processing of probe-fed dielectric resonator antennas,” IEE Proc. - Radar, Sonar Navigation, Vol. 146, No. 3, p. 121, June 1999. DOI: https://doi.org/10.1049/ip-rsn:19990307.

Ghatak, R.; Poddar, D. R.; Mishra, R. K. “Design of Sierpinski gasket fractal microstrip antenna using real coded genetic algorithm,” IET Microwave Antennas Propag., Vol. 3, No. 7, p. 1133, 2009. DOI: https://doi.org/10.1049/iet-map.2008.0257.

Soren, Dipali; Ghatak, Rowdra; Mishra, R. K.; Poddar, D. R. “Sierpinski carpet fractal pattern embedded multisegment rectangular dielectric resonator antenna for Wi-MAX and WLAN application,” Proc. of Int. Symp. on Microwaves and Millimeterwaves: Basics and Technology, ISoMM 09, 14-16 Jan. 2009, Kolkata, India, 2009.

Karmakar, D. P.; Soren, Dipali; Ghatak, Rowdra; Poddar, Dipak R.; Mishra, Rabindra K. “A wideband Sierpinski carpet fractal cylindrical dielectric resonator antenna for X-band application,” Proc. of IEEE Applied Electromagnetics Conf., 14-16 Dec. 2009, Kolkata, India. IEEE, 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/AEMC.2009.5430713.

Gangwar, R. K.; Singh, S. P.; Kumar, D. “A modified fractal rectangular curve dielectric resonator antenna for WiMAX application,” PIER C, Vol. 12, p. 37, 2010. DOI: https://doi.org/10.2528/PIERC09111303.

Guha, D.; Banerjee, A.; Kumar, C.; Antar, Y. M. M. “Higher order mode excitation for high-gain broadside radiation from cylindrical dielectric resonator antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 60, No. 1, p. 71, Jan. 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2011.2167922.

Motevasselian, A.; Ellgardt, A.; Jonsson, B. L. G. “A circularly polarized cylindrical dielectric resonator antenna using a helical exciter,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 61, No. 3, p. 1439, Mar. 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2012.2229954.

Sun, Y. X.; Leung, K. W. “Dual-band and wideband dual-polarized cylindrical dielectric resonator antennas,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 12, p. 384, Mar. 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2013.2251993.

Fang, X. S.; Leung, K. W.; Luk, K. M. “Theory and experiment of three-port polarization-diversity cylindrical dielectric resonator antenna,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 62, No. 10, p. 4945, Oct. 2014. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2014.2341698.

Pan, Y. M.; Zheng, S. Y.; Hu, B. J. “Design of dual-band omnidirectional cylindrical dielectric resonator antenna,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 13, p. 710, Apr. 2014. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2014.2314745.

Avadanei, O. G.; Banciu, M. G.; Nedelcu, L. “Higher-order modes in high-permittivity cylindrical dielectric resonator antenna excited by an off-centered rectangular slot,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 13, p. 1585, Aug. 2014. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2014.2344860.

Pan, Y. M.; Zheng, S. Y.; Li, W. “Dual-band and dual-sense omnidirectional circularly polarized antenna,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 13, p. 706, Apr. 2014. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2014.2314744.

Khalily, M.; Kamarudin, M. R.; Mokayef, M.; Jamaluddin, M. H. “Omnidirectional circularly polarized dielectric resonator antenna for 5.2-GHz WLAN applications,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 13, p. 443, Mar. 2014. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2014.2309657.

Altaf, Amir; Yang, Youngoo; Lee, Kang-Yoon; Hwang, Keum Cheol. “Circularly polarized Spidron fractal dielectric resonator antenna,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 14, p. 1806, Apr. 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2015.2427373.

Maity, Sudipta; Gupta, Bhaskar. “Experimental investigations on wideband triangular dielectric resonator antenna,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 64, No. 12, p. 5483, Dec. 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2016.2607765.

Tang, Hui; Chen, Jian-Xin; Yang, Wen-Wen; Zhou, Li-Heng; Li, Wenhua. “Differential dual-band dual-polarized dielectric resonator antenna,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 65, No. 2, p. 855, Feb. 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2016.2630661.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-12-30

Як цитувати

Сорен, Д., Гхатак, Р., Мишра, Р. К., & Поддар, Д. Р. (2018). Прямоугольная диэлектрическая резонансная антенна в форме ковра Серпинского с использованием тефлона для X-диапазона. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(12), 718–726. https://doi.org/10.20535/S0021347018120051

Номер

Том 61 № 12 (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.