حذف جابجایی فرکانسی بین پهنای باند نسبت محوری و پهنای باند امپدانسی آنتن پچ با ‏پلاریزاسیون دایروی ‏

قربانی, فرهاد; علی اکبریان, هادی; رادیوم, سهیل

حذف جابجایی فرکانسی بین پهنای باند نسبت محوری و پهنای باند امپدانسی آنتن پچ با ‏پلاریزاسیون دایروی ‏

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشگاه صنعتی خواجه نصیر

² پژوهشگاه فضایی ایران

چکیده

: افزایش پهنای باند آنتن‌های پچ همواره یکی از چالش‌های پیش رو طراحان بوده است. یکی از روش‌های ساده برای افزایش پهنای باند و بهره، افزایش ضخامت زیر لایه آنتن پچ است. این روش در آنتن‌های پچ بریده شده با قطبیشدگی دایروی سبب جابجایی فرکانسی پهنای باند نسبت محوری آنتن می‌شود. در این مقاله ما توانستیم با مستطیل کردن آنتن پچ بریده شده که در اصل مربعی است، این جابجایی فرکانسی را جبران کنیم. به کمک روابط تحلیلی، عامل به وجود آورنده این جابجایی فرکانسی مشخص‌شده و به‌خوبی اثر آن خنثی می‌شود. کارایی روش پیشنهادی، با اعمال آن بر روی یک آنتن پچ بریده شده نمونه در باند UHF که با استفاده از زیر لایه هوا و FR4 طراحی شده است، به‌خوبی مشخص می‌شود. بدون اعمال این روش پهنای باند واقعی، شامل اشتراک عرض باند امپدانسی و نسبت محوری آنتن معیار، کمتر از 5/0 درصد است در حالی که با اعمال روش پیشنهادی در این مقاله پهنای باند آنتن تا حدود 5/2 درصد افزایش می‌یابد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی در نرم‌افزار CST و HFSS و تست عملی آنتن، عملکرد خوب این روش را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26455153.1395.4.4.4.2

عنوان مقاله [English]

Eliminiation of frequency shift between axial ratio bandwidth and ‎impedance bandwidth of circular polarized patch antenna‎

چکیده [English]

Bandwidth of patch antennas has always been a challenge for designers. One of the simplest methods of ‎increasing its bandwidth and gain is to use a thicker patch antenna substrate. Using this method in a truncated ‎circular polarized patch antenna causes a frequency shift between impedance bandwidth and axial ratio ‎bandwidth. In this paper, we were able to compensate this frequency shift by transforming the square truncated ‎patch antenna into a rectangle truncated patch antenna. Using analytical analysis, the factor the main cause of ‎this frequency shift is shown and then its effect compensated. The performance of the proposed method is ‎successfully verfied by applying it to a truncated patch antenna in UHF frequency band designed with air and ‎FR4 substrate. Before applying this method, the total antenna bandwidth namely the common band between the ‎impedance and the axial ratio bandwidth of the antenna is less than 1% while by applying the proposed method, ‎the bandwidth of the antenna is enhanced by about 5%. The manufacture antenna’s measurement results are in ‎good agreement with the simulation results.‎

کلیدواژه‌ها [English]

Patch Antenna
Circular Polarization
Bandwidth Enhancement
Axial Ratio

مراجع

[1] Sin Keng Lee, A. Sambell, E. Korolkiewicz, and S. F. Ooi, “Analysis and design of a circular polarized nearly square patch antenna using a cavity model,” microwave and optical technology letters, vol. 64, no. 4, pp. 406-410, 2005.##

[2] A. Mehta, “Microstrip Antenna,” International Journal of Scientific & Technology Research, vol. 4, no. 3, pp. 54-57, 2015.##

[3] K. Fong Lee and K. Man Luk, “Microstrip patch antenna,” World Scientific, ch 4 & 16, 2011.##

[4] R. C. Johnson and H. Jasik, “Antenna engineering handbook,” New York, McGraw-Hill Book Company, 1984, 1356 p. No individual items are abstracted in this volume, 1984.##

[5] C. A. Balanis, “Antenna Theory Analysis and Design,” 2nd Edition, Section 14.7, pp. 876-811, Wiley, 1997.##

[6] P. C. Sharma and K. C. Gupta, “Analysis and optimized design of single feed circularly polarized microstrip antennas,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 31, no. 6, pp. 949-955, 1983.##

[7] H. Iwasaki, “A Circularly Polarized Small-Size
Microstrip Antenna with a Cross Slot,” IEEE transactions on antennas and propagation, vol. 44, no. 10, pp. 1399-1401, 1996.##

[8] R. Kumar, J. Shinde, and P. Malathi, “The design of CP traingular fractal patch antenna with slit,” Proceedings of ISAP2007, Niigata, pp. 1077-1074, Japan, 2007.##

[9] S. K. Lee, A. Sambell, E. Korolkiewicz, S. F. Loh, S. F. Ooi and Y. Qin, “A design procedure for a circular polarized, nearly square patch antenna,” microwave journal, vol. 48, no. 1, pp. 116-122, 2005.##

[10] A. Sharifi and Jafar. Khalilpour, “Patch Antenna gain enhancement with metamaterial Spilt Ring Resonator Radome,” journal of applied electromagnetic, vol. 3, 2015 (In Persian).##

[11] J. M. Kovitz and Y. Rahmat-Samii, “Using thick substrates and Capacitive probe compensation to enhance the bandwidth of traditional CP patch antennas,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 62, no. 10, pp. 4970–4979, 2014.##

[12] K. Sandar Aung and S. SuYi Mon, “Comparison of Rectangular and Truncated Rectangular Patch Antenna for Ku-Band” International Journal of Electronics and Computer Science Engineering, IJECSE, vol. 3, no. 2, pp. 159-166, 2012.##