طراحی و شبیه سازی آنتن GPS چندلایه با تغذیه بالن باریک شونده وقطبش دایروی و الگوی تشعشعی ویژه به منظور کاهش اثرات تداخل

حیدری فرد, حمیده; فلاح, محسن; عباسی آرند, بیژن

طراحی و شبیه سازی آنتن GPS چندلایه با تغذیه بالن باریک شونده وقطبش دایروی و الگوی تشعشعی ویژه به منظور کاهش اثرات تداخل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری، دانشگاه مالک اشتر، تهران، ایران

² دانشیار،دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

³ دانشیار، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله طراحی و شبیه سازی یک آنتن تک تغذیه با قطبش دایره ای راستگرد، قابل استفاده در کاربردهای GPS ، ارائه شده است. اما ویژگی اصلی و وجه تمایز این آنتن از سایر آنتن های تک تغذیه با پلاریزاسیون دایروی مورد استفاده در سیستم های GPS این است که به دلیل به حداقل رساندن تلفات چند مسیری، این مقاله ساختاری را معرفی می کند که نسبت بهره در زاویه 0=θ نسبت به بهره در زاویه حوالی 90=θ حداقل به dB 20 برسد . برای دستیابی به این اهداف، یک آنتن چند لایه در بالای سطح زمین پیشنهاد شده است. لایه اول از یک صفحه فلزی با دو گوشه برش خورده و یک شکاف بیضی شکل در وسط تشکیل شده است. لایه بعدی یک آنتن سیمی حلقه ای است که شامل دو حلقه مستطیل شکل است و لایه آخر یک فراسطح می باشد که بر روی هر سلول شکاف‌هایی دارد تا ویژگی‌های تشعشعی و خلوص پلاریزاسیون بهتری داشته باشد. یک بالن باریک شونده نیز برای تغذیه آنتن، طراحی و شبیه سازی شده است. نتایج به دست آمده و نمودارهای تشعشعی نشان می دهد که این طراحی توانسته است نسبت محوری کمتر از dB 3 در بازه ی فرکانسی GHz1.57 تا GHz1.61 داشته باشد. همچنین در این بازه ی فرکانسی، اختلاف مقادیر حداکثر بهره (که در0=θ رخ می دهد ) در مقایسه با بهره در حوالی زاویه ی 90=θ ، حداقل dB 20 می باشد. همچنین در بازه ی فرکانسی مذکور، مقادیر S11 کمتر از -10 dB و مقادیر VSWR کمتر از 2 می باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and simulation of multi-layer GPS antenna with tapered balun feeding with circular polarization and special radiation pattern in order to reduce interference effects

نویسندگان [English]

Hamideh Heidarifard ¹
Mohsen Fallah ²
Bijan Abbasi Arend ³

¹ PhD student, Malek Ashtar University, Tehran, Iran

² Associate Professor, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

³ Associate Professor, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

چکیده [English]

In this article, the design and simulation of a single-feed antenna with right circular polarization that can be used in GPS applications is presented. But the main feature and what distinguishes this antenna from other single-feed antennas with right-handed polarization used in GPS systems is that due to the minimization of interference effects, this article considers the antenna to introduce the maximum gain-to-gain ratio in horizontal angles (θ=90) at least to 20 dB . To achieve these goals, a multi-layer antenna placed above the ground is proposed. The first layer consists of a metal plate with two corners cut and an oval slot in the middle. The next layer is a circular wire antenna that includes two rectangular rings, and the last layer is a metasurface that has slits on each cell in order to achieve more radiation characteristics and polarization purity. A tapered balun is used to feed the antenna. The obtained results and radiation diagrams show that this design has been able to have an axial ratio of less than 3 dB in the frequency range of 1.57 GHz to 1.61 GHz. Also, in this frequency range, the maximum gain values (which occurs at θ=0) are different by at least 20 dB compared to the gain around θ=90 . Also, in the mentioned frequency range, S11 values are less than -10 dB and VSWR values are less than 2.

کلیدواژه‌ها [English]