کاربرد نوار گرافنی جهت طراحی آنتن چاپی با قطبش قابل تنظیم در باند X

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق و رباتیک ، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانشکده مهندسی برق و رباتیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

در این مقاله دو آنتن مایکرواستریپ جدید با قابلیت تنظیم قطبش بین دو حالت قطبش خطی و دایروی پیشنهاد گردیده است. ایده اصلی در طراحی آنتن های پیشنهادی، استفاده از چندین نوار باریک از جنس گرافن به عنوان سطوح با امپدانس متغیر، در قسمت های میانی و لبه های یک ساختار پچ مربعی ساده است. نوارهای گرافنی به‌وسیله دو سطح ولتاژ DC متفاوت فعال و غیرفعال می‌گردند. با استناد به روابط حاکم بر رسانایی سطحی گرافن، امپدانس سطحی نوارهای گرافنی در دو حالت فعال و غیر فعال بدست آمده اند. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد آنتن های پیشنهادی قابلیت تغییر قطبش تشعشعی را در دو یا سه حالت مختلف در باند فرکانسی X دارند. این در حالی است که تغییر ولتاژ تحریک گرافن، بر الگوی تابشی و امپدانس ورودی آنتن تاثیر مخربی ندارد. از جمله دیگر مزایای آنتن های پیشنهادی عدم نیاز به سطح ولتاژ بالا برای تحریک گرافن می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Application of Graphene layer in Design of Reconfigurable Polarized Printed Antenna at X band

نویسندگان [English]

  • javad ghalibafan 1
  • Afsaneh Sedighi 2
1 Faculty of Electrical Engineering and Robotics, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Faculty of Electrical Engineering and Robotics, Shahrood University of Technology
چکیده [English]

In this paper, the two novel reconfigurable polarized microstrip antennas with capability of switch between linear and circular polarization are presented. The main idea in this work is using some narrow graphene strips, as variable surface impedance, in the middle and the edges of a traditional square patch. The graphene strips are activated and deactivated by applying the two different DC voltages. Based on surface conductivity of graphene, the surface impedance of these strips are calculated in both of active and deactivate modes. The simulated results show that the polarization of the proposed antennas can be changed in two or three different cases in the frequency of X band. As a main advantage of the proposed antennas, the change of graphene bias voltage has no destructive effect on radiation patterns and antenna input impedance. In addition, the DC bias voltage of the graphene surfaces in active mode are not high.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microstrip antenna
  • Linear polarization
  • Circular polarization
  • Graphene

مراجع

[1] K. F. Lee and K. M. Luk, Microstrip Patch Antenna. London, UK: Imperial College Press, 2011.
[2] J. R. Gong, Graphene – Synthesis Characterization, Properties and Applications, InTech, 2011. [3] S. Bae, H. Kim, Y. Lee, X. Xu, J.S. Park, Y. Zheng, J. Balakrishnan, T. Lei, H. Ri Kim, Y. Il Song, Y.J. Kim, K. S. Kim, B. Özyilmaz, J.H. Ahn, B. H. Hong and S. Iijima, “Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes,” Nat. Nanotechnol., vol. 5, no. 8, pp.574–578, 2010.
[4] D. Li and E.P. Li, “A tunable antenna based on loaded graphene sheets for GHz application”URSI AP-RASC, South Korea, pp.21-25, 2016.
[5] H. Chen, Z.G. Liu, W.B. Lu, A.Q. Zhang, X.B. Li and J. Zhang, “Microwave Beam Reconfiguration Based on Graphene Ribbon” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 66 , No. 11, pp. 6049 - 6056, 2018.
[6] C. N. Alvarez ,R. Cheung and J. S. Thompson, “ Performance analysis of hybrid metal–graphene frequency reconfigurable antennas in the microwave regime,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 65, No. 4,pp. 1558 – 1569,2017.
[7] C. N. Alvarez ,R. Cheung and J. S. Thompson,“ Polarization reconfigurable antennas using graphene for microwave applications", IEEE International Conference on Ubiquitous Wireless Broadband (ICUWB), Montreal, Canada, 2015.
[8] N. M. R. Peres, “Colloquium: the transport properties of graphene: An introduction,” Rev. Mod. Phys., vol. 82, pp. 2673–2700, 2010.
[9] K. S. Novoselov , “Electric field effect in atomically thin carbon films,” Sci., vol. 306, no. 5696, pp. 666–669, 2004.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 07 آذر 1397
  • تاریخ بازنگری: 23 دی 1397
  • تاریخ پذیرش: 04 اسفند 1397
  • تاریخ اولین انتشار: 04 اسفند 1397

اشتراک گذاری

ارجاع به این مقاله

آمار