کاهش تزویج متقابل و قطبش متعامد در یک آنتن آرایه‌ای میکرواستریپی فشرده با استفاده از یک جفت تشدیدگر پارازیتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی برق مخابرات - دانشکده فنی - دانشگاه شهید مدنی آذربایجان - تبریز - ایران

چکیده

یک روش مؤثر و چند منظوره جهت کاهش هم‌زمان تزویج متقابل و قطبش متعامد در یک آنتن آرایه­ای صفحه H دو عنصری با یک ساختار فشرده ارائه می­گردد. در این روش، یک جفت عنصر میکرواستریپی پارازیتی در کنار لبه­های تشعشعی در دو پچ تشعشعی قرار گرفته و با ایجاد یک مسیر تزویج میدانی جدید و مخالف با تزویج اصلی منجر به افزایش چشمگیر ایزولاسیون می­شود. علاوه بر­ این، به‌دلیل شکل و موقعیت قرارگیری این نوارهای پارازیتی، میدان نزدیک حاصل از جریان­های متعامد روی پچ­ها به‌طور قابل توجه خنثی شده و منجر به حذف قطبش متعامد و بنابراین افزایش خلوص قطبش می­شود. همچنین، این روش می­تواند تا حد 8 دسی­بل از افزایش قطبش متعامد ناشی از خطای موقعیت پروب روی پچ­ها جلوگیری کند. برای اعتبار­سنجی روش ارائه شده، یک نمونه­ بهینه، ساخته و اندازه­گیری شده و با نتایج
شبیه­سازی مقایسه می­گردد. اندازه­گیری­ها ایزولاسیونی بهتر از 32 دسی­بل، تطبیق امپدانسی بالاتر از 30 دسی­بل و قطبش متعامدی در حدود 38 دسی­بل (با حداقل 10 دسی­بل کاهش) را نشان می­دهد که تطابق مناسبی با شبیه­سازی دارند. ویژگی­های این طرح، عدم کاهش بهره و بازده تشعشعی و کاهش فرکانس تشدید در حد 150 مگاهرتز می­باشد که می­تواند اندازه کلی آرایه را کاهش دهد. در نهایت، مقایسه با کارهای جدید به همراه بحث روی نتایج نیز ارائه می­گردد.         

کلیدواژه‌ها


  • Haghian, S. H. MohseniArmaki, and M. Kazerooni, “Design, Simulation and Realization of S band Circular Polarization Microstrip Array Antenna,” Applied. Electromagnetic, no. 1, pp. 49-54, 2015. (In Persian)##
  • Safari Dehnavi, S. M. J. Razavi, and S. H. MohseniArmaki, “Beam Width Expansion of Microstrip Array Antenna by Wide Angle Impedance Matching Layer,” Applied. Electromagnetic, vol. 6, no. 1, pp. 31-39, 2018. (In Persian)##

[3]  R. Zaker, “Design of a Very Closely-spaced Antenna Array with a High Reduction of Mutual Coupling Using Novel Parasitic L-shaped Strips,” International Journal of RF and Microwave Computer Aided Engineering, vol. 28, no. 9, p. e21422, 2018.##

 

[4]  H. Xu, S. S. Gao, H. Zhou, H. Wang, and Y. Cheng, “A Highly Integrated MIMO Antenna Unit: Differential/common Mode Design,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 67, no. 11, pp. 6724-6734, 2019.##

[5]  K.-L. Wu, C. Wei, X. Mei, and Z.-Y. Zhang, “Array-antenna Decoupling Surface,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 65, no. 12, pp. 6728-6738, 2017.##

[6]  K. Wei, J.-Y. Li, L. Wang, Z.-J. Xing, and R. Xu, “Mutual Coupling Reduction by Novel Fractal Defected Ground Structure Bandgap Filter,” IEEE transactions on antennas and propagation, vol. 64, no. 10, pp. 4328-4335, 2016.##

[7]  X. Zhao, S. P. Yeo, and L. C. Ong, “Decoupling of Inverted-F Antennas with High-order Modes of Ground Plane for 5G Mobile MIMO Platform,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 66, no. 9, pp. 4485-4495, 2018.##

[8]  M. Li, L. Jiang, and K. L. Yeung, “A General and Systematic Method to Design Neutralization Lines for Isolation Enhancement in MIMO Antenna Arrays,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 69, no. 6, pp. 6242-6253, 2020.##

[9]  K.-D. Xu, H. Luyen, and N. Behdad, “A Decoupling and Matching Network Design for Single-and Dual-Band Two-Element Antenna Arrays,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 68, no. 9, pp. 3986-3999, 2020.##

 

[10]   S. Gupta, Z. Briqech, A. R. Sebak, and T. A. Denidni, “Mutual-coupling Reduction Using Metasurface Corrugations for 28 GHz MIMO Applications,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 16, pp. 2763-2766, 2017.

 

[11]   Y.-F. Cheng, X. Ding, W. Shao, and B.-Z. Wang, “Reduction of Mutual Coupling Between Patch Antennas Using a Polarization-conversion Isolator,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 16, pp. 1257-1260, 2016.

 

[12]   M. Li, B. G. Zhong, and S. Cheung, “Isolation Enhancement for MIMO Patch Antennas Using Near-field Resonators as Coupling-mode Transducers,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 67, no. 2, pp. 755-764, 2018.

[13]   M. I. Pasha, C. Kumar, and D. Guha, “Mitigating High  Cross-Polarized Radiation Issues Over the Diagonal Planes of Microstrip Patches,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 68, no. 6, pp. 4950-4954, 2019.##

[14]   M. I. Pasha, C. Kumar, and D. Guha, “Simultaneous Compensation of Microstrip Feed and Patch by Defected Ground Structure for Reduced Cross-polarized Radiation,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 66, no. 12, pp. 7348-7352, 2018.##

[15]   X. Zhang and L. Zhu, “Patch Antennas with Loading of a Pair of Shorting Pins Toward Flexible Impedance Matching and Low Cross Polarization,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 64, no. 4, pp. 1226-1233, 2016.##

[16]   C. K. Ghosh, R. Hazra, A. Biswas, A. Bhattachrjee, and S. Parui, “Suppression of Cross-polarization and Mutual Coupling Between Dual Trace Dual Column Coaxial Microstrip Array Using Dumbbell-shaped Resonator,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 56, no. 9, pp. 2182-2186, 2014.##

17]   H. Saeidi-Manesh and G. Zhang, “High-isolation, Low Cross-polarization, Dual-polarization, Hybrid Feed Microstrip Patch Array Antenna for MPAR Application,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 66, no. 5, pp. 2326-2332, 2018.##

[18]   S. Liu, D. Yang, Y. Chen, X. Zhang, and Y. Xiang, “High Isolation and Low Cross-Polarization of Low-Profile Dual-Polarized Antennas via Metasurface Mode Optimization,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Doi: 10.1109/TAP.2020.3030107.##

[19]   C. A. Balanis, Antenna theory: analysis and design, third ed. John wiley & sons, 2005.##

[20]  Ch. H. See, R. A. Abd-Alhameed, Z. Z. Abidin, N. J. McEwan, and P. S. Excell, “Wideband Printed MIMO/diversity Monopole Antenna for WiFi/WiMAX Applications,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 60, no. 4, pp. 2028-2035, 2012.##