افزایش بهره و پهنای باند آنتن پچ با به کارگیری رولایه فراماده

شریفی, علیرضا; خلیل پور, جعفر

افزایش بهره و پهنای باند آنتن پچ با به کارگیری رولایه فراماده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه هوایی شهید ستاری

چکیده

یکی از کاربردهای فرامواد، بهینهسازی خواص تشعشعی آنتنهای میکرواستریپ میباشد. در این تحقیق یک آرایه 7 7 سلولی از ساختارهای تشدیدی شامل حلقه شکافدار (SRR) مستطیلی در نظر گرفته شده است. پارامترهای ساختاری فراماده حاصل شامل ضریب نفوذپدیری مغناطیسی و ضریب گذردهی الکتریکی آن با روش نیکلسون- رز استخراج شده است. یک آنتن پچ میکرواستریپ در فرکانس GHz 8/5 طراحی شده و از آرایه فراماده ، بهعنوان رولایه آن، استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیهسازی با نرمافزار CST در غیاب رولایه و در حضور آن، آورده شده است. نتایج حاصل از شبیهسازی نشان میدهد که بهره آنتن 114% و پهنای باند آن 116% بهبود پیدا کرده است. برد فراماده و آنتن میکرواستریپ، ساخته شده است. الگوی تشعشعی و تلفات بازگشتی آنتن در حضور و عدم حضور رولایه، اندازهگیری عملی شده است. نتایج حاصل از اندازهگیری، توافق خوبی با نتایج شبیهسازی دارد. به دلیل استاندارد نبودن کانکتورهای SMA که در بازار وجود دارند و همچنین تلفات ناشی از پرابها، سیمها و نیز تلفات ناشی از خود دستگاه اندازهگیری، مقداری اختلاف بین نتایج شبیهسازی و اندازهگیری (فرکانس تشدید و دامنه تلفات بازگشتی) وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26455153.1394.3.3.5.4

عنوان مقاله [English]

Patch Antenna Gain Enhancement with Meta-Material Spilt Ring Resonator Radome

چکیده [English]

One of the applications of meta-materials is radiation attribute optimization in micro-strip antennas. In this research, a cellular array of rectangular Split Ring Resonator (SRR) structures is considered. The structural parameters of the resultant meta-material including permeability (μ) and permittivity (ε) are extracted by using Nicolson- Rose method. A patch antenna is designed in 5.8 GHz frequency so that the meta-material array is used as superstrate. The results obtained from simulations done by CST software without the superstrate and the presence of it are presented. Consequently, aforementioned simulation results show that gain and bandwidth of the proposed antenna are improved by 114% and 116%, respectively. The meta-material and constructed antenna, the antenna's radiation pattern and return loss are operationally measured with and without the presence of a superstrate. Subsequently, the measurement results are properly compatible with simulations results; however, due to lack of standard SMA connectors that exist on the market, and also losses from wires and probes and also losses resulting from the measurement device, there are some differences between simulation results and the measurement (resonance frequency and return loss amplitude)

کلیدواژه‌ها [English]

Metamaterial
Microstrip
Patch
Radome
split ring resonator

مراجع

[1] F. B. Zarrabi, R. Ahmadian, M. Rahimi, and Z. Mansouri, “Dual band antenna designing with composite right/left handed,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 57, no. 4, pp.774-779, 2015.##

[2] N. Engheta and R. Ziolkowski, “Metamaterials: physics and engineering xplorations,” Wiley-IEEE press, 2006.##

[3] D. J. Khalilpour and A. Koohestani, “Adjustment of Waveguide Power Divider Properties by Changing the Dimension of S-shaped Ring Resonators,” IJECT vol. 2, Issue 3, ISSN : 2230-9543, Sept. 2011.##

[4] T. Asenov, N. Dončov1, and B. Milovanović, “Application of Metamaterials for the Microwave Antenna Realisations,” Serbian Journal of Electrical Engineering, vol. 9, no. 1, February 2012.##

[5] S. Kodgirwar, Mrs V. Kodgirwar T. Aphale, and S. Gadgil, “Adaptive Antenna using Metamaterial,” International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE), vol. 1, Issue 8, September 2014. ISSN: 2349-2163##

[6]R. A. Shelby, D. R. Smith, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, “Microwave transmission through a two-dimensional, isotropic, left-handed metamaterial,” Applied Physics Letters, vol. 78, no. 4, pp. 489-491, 2001.##

[7] A. Ejati, F. B. Zarrabi, M. Rahimiand, and Z.Mansouri, “ The effect of photonic crystal arrangement on metamaterial characteristic at THz domain,” Optik-International Journal for Light and Electron Optics, vol. 126, no. 19, pp. 2153-2156, 2015.##

[8] M. Latrach, H. Rmili, C. Sabatier, E. Seguenot, and S. Toutain, “Design of a new type of metamaterial radome for low frequencies,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 52, no. 5, pp. 1119-1123, 2010.##

[9] H. A. Majid, M. K. A. Rahim, and T. Masri, “Microstrip antenna's gain enhancement using left-handed metamaterial structure,” Prog. Electromag. Res. M, vol. 8, pp. 235-247, 2009.##

[10]R. K. M. Lou, T. Aribi, and C. Ghobadi, “Improvement of characteristics of microstrip antenna using of metamaterial superstrate,” 1st International Conference on Communications Engineering, Quetta, Pakistan, pp. 126-129, December 2010.##

[11]Z. B. Weng, N. B. Wang, and Y. C. Jiao, “Study on high gain patch antenna with metamaterial,” cover. 7th International Symposium on Antennas, Propagation & EM Theory, 2006.##