طراحی و شبیه‌سازی و ساخت آنتن هوشمند مقرون به صرفه با تنوع الگوی تشعشعی بسیار زیاد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی ارشد مخابرات میدان دانشگاه امام حسین

2 پژوهشگردانشگاه جامع امام حسین (ع)

3 عضو هیئت علمی دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

در این مقاله آنتن هوشمند کوچک مقرون به صرفه­ای با گین زیاد و تنوع الگوی تشعشعی بسیار زیاد ارائه می­شود. این آنتن در واقع نمونه پیشرفته­ آنتن ESPAR مرسوم است. این آنتن از یک "مونوپل کوچک" و 12 مونوپل "خم‌شده" تشکیل شده است. مونوپل کوچک در وسط قرار می­گیرد و به‌عنوان المان تحریک‌کننده استفاده می­شود و 12 مونوپل خم‌شده به‌عنوان المان­های پارازیتی استفاده می­شوند. تزویج بین المان تحریک‌کننده و المان­های پارازیتی، بار خازنی برای المان تحریک‌کننده ایجاد می­کند که باعث کوچک­تر شدن آنتن می­شود. با خاموش و روشن کردن 12 "دیود پین" در انتهای المان­های پارازیتی امکان چرخش پرتو به­وجود می­آید. ابعاد آنتن ساخته‌شده در باند S نسبت به آنتن­های هوشمند مرسوم این باند 30 درصد کوچک­تر شده است. ارتفاع آنتن کمتر از mm24 (GHz @4/2  λ186 /0) می­باشد و این آنتن دارای نسبت جلو به عقب dB 4/22 و بیشینه گین dBi 26/8 در فرکانس GHz 4/2 است.

کلیدواژه‌ها


[1] X. Ding, Y. F. Cheng, W. Shao, H. Li, B. Z. Wang, and D. E. Anagnostou, “A wide-angle scanning planar phased array with pattern reconfigurable magnetic current element,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 65, no. 3, pp. 1434–1439, 2017.
[2] R. J. Mailloux, “Phased Array Antenna Handbook,” p. 3, 1994.
[3] P. J. Bevelacqua and C. A. Balanis, “Minimum sidelobe levels for linear arrays,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 55, no. 12, pp. 3442–3449, 2007.
[4] S. Zhang, G. H. Huff, J. Feng, and J. T. Bernhard, “A pattern reconfigurable microstrip parasitic array,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 52, no. 10, pp. 2773–2776, 2004.
[5] S. R. Rengarajan, M. S. Zawadzki, and R. E. Hodges, “Design, analysis, and development of a large Ka-band slot array for digital beam-forming application,” Antennas Propagation, IEEE Trans., vol. 57, no. 10, pp. 3103–3109, 2009.
[6] G. Sadowy, B. Heavey, D. Moller, E. Rignot, M. Zawadzki, and S. Rengarajan, “Technology demonstration of Ka-band digitally-beamformed radar for ice topography mapping,” IEEE Aerosp. Conf. Proc., 2007.
[7] S. Chandran, “Wideband adaptive beamforming array with improved radiation characteristics,” IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 4, no. 5, pp. 1969–1973, 2005.
[8] R. F. Harrington, “Reactively Controlled Directive Arrays,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 26, no. 3, pp. 390–395, 1978.
[9] H. Liu, S. Gao, and T. H. Loh, “Compact-size electronically steerable parasitic array radiator antenna,” Loughbrgh. Antennas Propag. Conf. LAPC 2009 - Conf. Proc., pp. 265–268, 2009.
[10] S. U. N. Chen, “Smart antennas for 3G and future wireless communications: algorithms and implementations,” 2005.
[11] T. D. Dimousios, C. I. Tsitouri, S. C. Panagiotou, and C. N. Capsalis, “Design and optimization of a multipurpose tri-band Electronically Steerable Passive Array Radiator (ESPAR) antenna with steerable-beam-pattern for maximum directionality at the frequencies of 1.8, 1.9 and 2.4 ghz with the aid of genetic algorithms,” in 2008 Loughborough Antennas and Propagation Conference, LAPC, no. March, pp. 253–256, 2008.
[12] J. Lu, D. Ireland, and R. Schlub, “Dielectric embedded ESPAR (DE-ESPAR) antenna array for wireless communications,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 53, no. 8I, pp. 2437–2443, 2005.
[13] O. Shibata and T. Furuhi, “Dual-band ESPAR antenna for wireless LAN applications,” In IEEE Antennas and Propagation Society, AP-S International Symposium (Digest), vol. 2B, pp. 605–608, 2005.
[14] H. Scott and V. F. Fusco, “360° Electronically Controlled Beam Scan Array,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 52, no. 1, pp. 333–335, 2004.
[15] Y. Yusuf and X. Gong, “A low-cost patch antenna phased array with analog beam steering using mutual coupling and reactive loading,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 7, pp. 81–84, 2008.
[16] M. Liu, J. Wang, and Z. Feng, “Parasitic patch antennas for omni-directional radiation application,” IEEE Antennas Propag. Soc. AP-S Int. Symp., no. 1, pp. 2682–2685, 2007.
[17] C. Sun, A. Hirata, T. Ohira, and N. C. Karmakar, “Fast beamforming of electronically steerable parasitic array radiator antennas: Theory and experiment,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 52, no. 7, pp. 1819–1832, 2004.
[18] J. Lee, Y. Lee, Y. Lee, and T. Kim, “λ /16 Spaced ESPAR Antenna Using Analog RF Switches for Single RF Chain,” pp. 840–841, 2016.
[19] A. Kausar and M. A. Cheema, “ESPAR Antenna System Designing & Simulation Adaptive Beam Forming Antenna System for Target Tracking,” pp. 156–159, 2014.
[20] H. Liu, S. Gao, and T. Loh, “Electrically Small and Low Cost Smart Antenna for Wireless Communication,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 60, no. 3, pp. 1540–1549, 2012.