Трехдиапазонная несимметричная антенна с круговой поляризацией для беспроводной связи

Автор(и)

  • Р. Дхара Национальный технологический институт, Сикким, Індія https://orcid.org/0000-0002-9790-6858
  • С. К. Яна Национальный технологический институт, Сикким, Індія
  • М. Митра Индийский институт инженерных наук и технологий, Шибпур, Індія

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347020040044

Ключові слова:

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

Анотація

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.

Посилання

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.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-04-24

Як цитувати

Дхара, Р., Яна, С. К., & Митра, М. (2020). Трехдиапазонная несимметричная антенна с круговой поляризацией для беспроводной связи. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 63(4), 248–260. https://doi.org/10.20535/S0021347020040044

Номер

Том 63 № 4 (2020)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 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.