افزایش پهنای باند آنتن الکتریکی کوچک با استفاده از مدارات فعال غیر فاستری به عنوان شبه فراماده

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

امروزه استفاده از روش هایی برای کوچک سازی ادوات مخابراتی در سیستم های ارتباطی جدید از جمله انواع رادیوهای دستی، تطبیق پذیر و نرم افزاری از موارد مهم تحقیقاتی در صنایع ارتباطی محسوب می شود. یکی از به روزترین و کاربردی ترین این روش ها، استفاده از فرامواد به منظور کوچک سازی ادوات مخابراتی و به خصوص آنتن است. از اشکالات مهم روش های مرسوم مبتنی بر فراماده افزایش شدید ضریب کیفیت و کاهش محسوس پهنای باند آنتن می باشد. در این مقاله ایده استفاده از مدارات فعال به منظور جبران سازی ادمیتانس آنتن های کوچک در پهنای باند وسیع به عنوان یک راه حل اساسی در افزایش پهنای باند مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله استفاده از مدار فعال به عنوان جایگزین شبه فراماده، شبیه‌سازی و پیاده سازی شده و مورد تست و ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور از دو نوع مدار منفی‌کننده امپدانس ترانزیستوری و آپ-امپی استفاده شده است. این مدارات، امپدانسی معادل یک ساختار با خازن منفی تولید می‌کنند. نتایج اندازه گیری نشان می دهد که روش پیشنهادی موجب بهبود در کاهش فرکانس رزنانس تا 10 برابر فرکانس رزونانس روش های مرسوم و درصد پهنای باند نسبی بیش از 66% در مدار ترانزیستوری و 100% در مدار آپ-امپی شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Wide-Band Electrically Small Antennas Using Active Non-Foster Circuits as Inspired Metamaterial

نویسندگان [English]

  • Amir Jafargholi 1
  • Mohammad Javad Hassani 2
  • Mohammad Tondro 3
چکیده [English]

Using metamaterials in antenna design leads to interesting features includes size reduction, gain or bandwidth enhancement. In this article, the idea of using active circuits to compensate the admittance of electrically small antennas (ESA), in wide frequency range investigated practically. In this article, broadband ESAs based on active metamaterial structures designed, simulated fabricated and tested. To do this, a negative impedance convertor utilized as an active circuit to provide the effective impedance of metamaterial structure. Op-amp based structures as well as BJT transistor based on NICs investigated and discussed. Measurement shows tenfold reduction in resonance frequency while the fractional bandwidth increased up to 65% in BJT transistor based NICs while it enhanced up to 100% in op-amp based structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Active Antenna
  • Wideband ESA
  • Negative Impedance Converter
  • Non-Foster Matching