طراحی و شبیه سازی آنتن پهن باند و فشرده آستینی با تغذیه هم سطح غیر یکنواخت

هاشمی, سید محمد; حسنی, پیمان

طراحی و شبیه سازی آنتن پهن باند و فشرده آستینی با تغذیه هم سطح غیر یکنواخت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

چکیده

در سال‌های اخیر تلاش‌های بسیاری برای افزایش پهنای باند بدون تغییر اندازه آنتن و در نتیجه با حداقل اندازه آنتن صورت گرفته است. در این مقاله به ارائه آنتن آستینی پهن باند متشکل از خط موجبری هم سطح متصل به استوانه فلزی می‌پردازیم. برای دست‌یابی به تطبیق امپدانس مطلوب خط تغذیه هم سطح به‌صورت غیر یکنواخت طراحی شده است. تأثیر پارامترهای طراحی روی تطبیق امپدانس با چند شبیه‌سازی مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر پهنای باند امپدانسی عریض، پترن همه-جهته، سادگی، هزینه ساخت پایین و ابعاد فشرده، این آنتن را به گزینه‌ای مناسب برای تعدادی کاربرد نظامی یا برداشت انرژی فرکانس رادیویی خصوصاً در باندهای فرکانسی پایین VHF/UHF تبدیل کرده است. در زمینه برداشت انرژی فرکانس رادیویی می‌توان از آنتن مذکور با ساختار چاپی برای برداشت انرژی در باندهای 900-GSM، 1800-GSM و 2150-UMTS در کنار یکسوساز و شبکه تطبیق استفاده کرد. در این کار آنتن پیشنهادی شبیه‌سازی شده برای محدوده فرکانسی 185 تا 523 مگاهرتز با کارهای گذشته مقایسه شده است. آنتن پیشنهادی، ساختار فشرده با سایز فیزیکی 021λ/0 "×" 348λ/0 و پهنای باند %5/95 در شرایط VSWR کمتر از 3 دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

آنتن ها

عنوان مقاله [English]

Wideband and Compact Non-Uniform CPW-fed Sleeve Antenna design and simulation

نویسندگان [English]

Seyed Mohammad Hashemi
Peyman Hasani

Shahid Rajaee Teacher Training University

چکیده [English]

Bandwidth increment without changing the antenna size and thus with the compact size is one of the most important characteristics in the antenna design which has been taken into consideration during the recent years. In this paper, we present a sleeve antenna with a wide impedance bandwidth that consists of a coplanar waveguide (CPW) line connected to a metallic cylinder. The CPW line has been designed in non-uniform case to achieve the desire impedance matching. The effect of design parameters on impedance bandwidth is considered by some simulations. In addition of wide impedance bandwidth, the omnidirectional pattern, easy and low cast fabrication process and compact dimensions cause this antenna be a good choice for some military or radio frequency energy harvesting applications especially at low VHF/UHF frequency bands. In the field of radio frequency energy harvesting, the antenna with the patch structure can be used for energy harvesting in the GSM-900, GSM-1800 and UMTS-2150 bands along with the rectifier and the matching network. In this work the proposed antenna for frequency range of 185 to 523 MHz is simulated and compared with other previous works. The proposed antenna has a bandwidth of about 95.5% for a VSWR of less than 3 and compact size of "0.348λ"×"0.042λ" .

کلیدواژه‌ها [English]

Wideband
compact size
CPW-fed sleeve antenna
radio frequency energy harvesting

مراجع

[1] K. G. Thomas, N. Lenin and M. Sreenivasan, "Wide-band dual sleeve antenna," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 54, no. 3, pp. 1034-1037, March 2006.

[2] E. Ghafari and D. N. Aloi, "Top-loaded UWB monopole antenna for automotive applications," Proceedings of the 2012 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, Chicago, IL, 2012, pp. 1-2.

[3] B. Yuan, J. Xiong, S. Lang, C. Li, Y. Fu and P. Liang, "Wideband dual-sleeve antenna with end-loaded technology for 2G/3G/4G mobile communications," 2015 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), Nanjing, 2015, pp. 1-3.

[4] T. Oki, T. H. Nguyen, M. Sakuma and H. Morishita, "Basic characteristics of wideband sleeve antenna," 2014 International Symposium on Antennas and Propagation Conference Proceedings, Kaohsiung, 2014, pp. 231-232.

[5] S. L. Zuo, Z. Y. Zhang and J. W. Yang, "Planar Meander Monopole Antenna With Parasitic Strips and Sleeve Feed for DVB-H/LTE/GSM850/900 Operation in the Mobile Phone," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 12, pp. 27-30, 2013.

[6] Z. Y. Zhang, G. Fu, W. J. Wu, J. Lei and S. X. Gong, "A Wideband Dual-Sleeve Monopole Antenna for Indoor Base Station Application," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 10, pp. 45-48, 2011.

[7] Q. Wu, Y. Zhou and S. Guo, "An L-Sleeve L-Monopole Antenna Fitting a Shark-fin Module for Vehicular LTE, WLAN and car-to-car Communications," in IEEE Transactions on Vehicular Technology.

[8] C. Ding, C. Ruan, L. Peng and X. Yin, "Wideband planar open-sleeve dipole on magnetic dielectric material based EBG substrate," 2009 3rd IEEE International Symposium on Microwave, Antenna, Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications, Beijing, 2009, pp. 557-559.

[9] N. M. Awad, M. K. Abdelazeez and A. A. Sharif, "UWB antenna based on ground modifications," 2017 IEEE Jordan Conference on Applied Electrical Engineering and Computing Technologies (AEECT), Aqaba, 2017, pp. 1-5.

[10] M. Ojaroudi, G. Ghanbari, N. Ojaroudi and C. Ghobadi, "Small Square Monopole Antenna for UWB Applications With Variable Frequency Band-Notch Function," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 8, pp. 1061-1064, 2009.

[11] A. S. Abbas and M. K. Abdelazeez, "A dual band notch planar SWB antenna with two vertical sleeves on slotted ground plane," 2016 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation (APSURSI), Fajardo, 2016, pp. 2131-2132.

[12] J. Y. Lai, C. W. Hsu, K. W. Li and C. J. Wang, "A wideband CPW-fed monopole antenna with linear and circular polarizations," 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, San Diego, CA, 2017, pp. 327-328.

[13] R. Pazoki, A. Kiaee, P. Naseri, H. Moghadas, H. Oraizi and P. Mousavi, "Circularly Polarized Monopole L-Shaped Slot Antenna With Enhanced Axial-Ratio Bandwidth," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 15, pp. 1073-1076, 2016