Керована патч-антена аксіальної топології з квазі-фрактальною субструктурою

Автор(и)

  • Сергій Олександрович Погарський Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна , Україна image/svg+xml https://orcid.org/0000-0003-0833-1421
  • Дмитро Володимирович Майборода Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна , Україна image/svg+xml https://orcid.org/0000-0002-9564-2369
  • Михайло Васильович Нестеренко Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна , Україна image/svg+xml https://orcid.org/0000-0001-9364-1605
  • Олександр Андрійович Білошенко Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна , Україна image/svg+xml

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347024100017

Ключові слова:

незамкнений кільцевий мікросмужковий резонатор, дисковий мікросмужковий резонатор, квазі-фрактал, частотна селекція, спектральна характеристика, поля випромінювання

Анотація

В роботі представлено результати чисельного моделювання основних електродинамічних характеристик керованої планарної антени з гібридною топологією, що містить незамкнутий кільцевий мікросмужковий резонатор, дисковий мікросмужковий резонатор із квазі-фрактальною внутрішньою структурою, і керований напівпровідниковий елемент. Для чисельного моделювання використано комплексний підхід, що включає метод напіввідкритого резонатора і метод скінченних елементів (МСЕ). Використовувалася реалізація МСЕ в комерційному пакеті ANSYS HFSS. Наявність квазі-фрактальної субструктури дала змогу реалізовувати додаткову частотну селекцію.

Посилання

  1. K. Wong, Compact and Broadband Microstrip Antennas. Wiley, 2002, doi: https://doi.org/10.1002/0471221112.
  2. J. Liu, Q. Xue, H. Wong, H. W. Lai, Y. Long, “Design and analysis of a low-profile and broadband microstrip monopolar patch antenna,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 61, no. 1, pp. 11–18, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2012.2214996.
  3. D. V. Maiboroda, S. A. Pogarsky, “On the choice of optimal topology of a reflecting module based upon the circular-disk microstrip structure,” Telecommun. Radio Eng., vol. 73, no. 19, pp. 1713–1726, 2014, doi: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v73.i19.20.
  4. Y. Li, W. Yu, “A miniaturized triple band monopole antenna for WLAN and WiMAX applications,” Int. J. Antennas Propag., vol. 2015, pp. 1–5, 2015, doi: https://doi.org/10.1155/2015/146780.
  5. M. Niroo-Jazi, T. A. Denidni, “A new triple-band circular ring patch antenna with monopole-like radiation pattern using a hybrid technique,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 59, no. 10, pp. 3512–3517, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2011.2163768.
  6. Y. Sung, “Dual-band circularly polarized stack-ring antenna,” J. Electromagn. Eng. Sci., vol. 19, no. 1, pp. 37–41, 2019, doi: https://doi.org/10.26866/jees.2019.19.1.37.
  7. Z. G. Liu, Y. X. Guo, “Dual band low profile antenna for body centric communications,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 61, no. 4, pp. 2282–2285, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2012.2234071.
  8. N. Rajak, N. Chattoraj, R. Mark, “Metamaterial cell inspired high gain multiband antenna for wireless applications,” AEU - Int. J. Electron. Commun., vol. 109, pp. 23–30, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.aeue.2019.07.003.
  9. F. Xue, H. Wang, Y. Wang, L. Zhang, “Broadband and high efficiency single-layer reflectarray using circular ring attached two sets of phase-delay lines,” Prog. Electromagn. Res. M, vol. 66, pp. 193–202, 2018, doi: https://doi.org/10.2528/PIERM18010916.
  10. R. Garg, P. Bhartia, I. J. Bahl, A. Ittipiboon, Microstrip Antenna Design Handbook. Boston, London: Artech House, 2001.
  11. K.-F. Lee, K. Ho, J. Dahele, “Circular-disk microstrip antenna with an air gap,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 32, no. 8, pp. 880–884, 1984, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.1984.1143428.
  12. D. O. Akande, K. O. Odeyemi, E. O. Ogunti, “Design of an S-band circular microstrip patch antenna,” J. Telecommun., vol. 9, no. 1, pp. 7–14, 2011.
  13. R. Bauer, E. Levine, H. Matzner, S. Shtrikman, “Analysis of a microstrip disk antenna with a finite ground plane,” Electromagnetics, vol. 15, no. 5, pp. 485–497, 1995, doi: https://doi.org/10.1080/02726349508908437.
  14. A. Al-Zoubi, F. Yang, A. Kishk, “A broadband center-fed circular patch-ring antenna with a monopole like radiation pattern,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 57, no. 3, pp. 789–792, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2008.2011406.
  15. T. Chakravarty, S. Biswas, A. Majumdar, A. De, “Computation of resonant frequency of annular-ring-loaded circular patch using cavity model analysis,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 48, no. 3, pp. 622–626, 2006, doi: https://doi.org/10.1002/mop.21426.
  16. S. G. Pintzos, R. Pregla, “A simple method for computing the resonant frequencies of microstrip ring resonators,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 26, no. 10, pp. 809–813, 1978, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1978.1129491.
  17. O. Quevedo-Teruel, E. Rajo-Iglesias, “Design of short-circuited ring-patch antennas working at TM01 mode based on neural networks,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 5, pp. 559–562, 2006, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2006.889559.
  18. W. Jeong, J. Tak, J. Choi, “A low-profile IR-UWB antenna with ring patch for WBAN applications,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 14, pp. 1447–1450, 2015, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2015.2411263.
  19. A. Al-Zoubi, F. Yang, A. Kishk, “A broadband center-fed circular patch-ring antenna with a monopole like radiation pattern,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 57, no. 3, pp. 789–792, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2008.2011406.
  20. J. Liu, S. Zheng, Y. Li, Y. Long, “Broadband monopolar microstrip patch antenna with shorting vias and coupled ring,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 13, pp. 39–42, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2013.2295686.
  21. T. L. Wu, Y. M. Pan, P. F. Hu, “Wideband omnidirectional slotted patch antenna with filtering response,” IEEE Access, vol. 5, pp. 26015–26021, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2768067.
  22. S. A. Pogarsky, D. V. Mayboroda, S. M. Mykhaliuk, “Antenna based on complicated coplanar structure,” East Eur. J. Phys., no. 2, pp. 456–462, 2024, doi: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-60.
  23. Y. Yang et al., “Wideband tripolarized MIMO antenna with pattern diversity for 5G application,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 23, no. 1, pp. 349–353, 2024, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2023.3324391.
  24. G. Kumar, K. P. Ray, Broadband Microstrip Antennas. Boston, MA and London, UK: Artech House, 2003, uri: https://www.amazon.com/Broadband-Microstrip-Antennas-Girish-Kumar/.
  25. D. V. Mayboroda, S. A. Pogarsky, E. A. Shaulov, “Fractal antenna,” UA Patent № 123735, 2017.
  26. D. V. Mayboroda, S. A. Pogarsky, “Optimization of the integral parameters of disk microstrip antennas with radiators of complex geometry,” Telecommun. Radio Eng., vol. 75, no. 9, pp. 763–769, 2016, doi: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v75.i9.10.
  27. S. N. Khan, J. Hu, J. Xiong, S. He, “Circular fractal monopole antenna for low VSWR UWB applications,” Prog. Electromagn. Res. Lett., vol. 1, pp. 19–25, 2008, doi: https://doi.org/10.2528/PIERL07110903.
  28. Y. Liu, Y. Hao, H. Wang, K. Li, S. Gong, “Low RCS microstrip patch antenna using frequency-selective surface and microstrip resonator,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 14, pp. 1290–1293, 2015, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2015.2402292.
  29. Y. Liu, S. Gong, H.-B. Zhang, “A novel fractal slot microstrip antenna with low RCS,” in 2006 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, 2006, pp. 2603–2606, doi: https://doi.org/10.1109/APS.2006.1711133.
  30. S. A. Pogarsky, D. V. Mayboroda, S. N. Mykhaliuk, “Microstrip antenna with quasi-fractal substructure,” in 2024 IEEE 29th International Seminar/Workshop on Direct and Inverse Problems of Electromagnetic and Acoustic Wave Theory (DIPED), 2024, pp. 103–106, doi: https://doi.org/10.1109/DIPED63529.2024.10706159.
  31. Ansoft HFSS /ANSYS Academic Research HF (5 tasks): 1 task(s) Permanent with TECS Customer # 1076710.
Топологія і поперечний переріз патч-антени аксіальної топології з квазі-фрактальною субструктурою

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-07-25

Як цитувати

Погарський, С. О., Майборода, Д. В., Нестеренко, М. В., & Білошенко, О. А. (2024). Керована патч-антена аксіальної топології з квазі-фрактальною субструктурою. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 67(7), 418–428. https://doi.org/10.20535/S0021347024100017

Номер

Том 67 № 7 (2024): Антени

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 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.