Врахування взаємного впливу окремих мікросмужкових елементів на параметри антенних решіток
Анотація
Роботу присвячено дослідженню можливості підвищення ефективності мікросмужкових антенних решіток, які розраховані на роботу у вузькій смузі частот. Для вирішення цієї проблеми пропонується використовувати структури, які утворюють активні електромагнітні зони (АЕЗ) в площині мікросмужкової антенної решітки. Ці зони можуть сприяти поширенню або придушенню електромагнітних хвиль, що призводить до мінімізації впливу поверхневих хвиль, зменшенню взаємного впливу між елементами антенних решіток, а також суттєвому зниженню рівня задньої пелюстки діаграми спрямованості антени.
У статті продемонстровано зменшення, порівняно зі звичайним антенним масивом, взаємного впливу чотирьох елементів базового фрагмента мікросмужкової антени, екрануюча (заземлена) поверхня якої містить АЕЗ-структури І-подібної форми щілинного типу. Епоксидне скло FR-4 застосовано як діелектричну підкладинку.
Для проектування та моделювання антен використане спеціалізоване програмне забезпечення Mentor Graphics IE3D, а виміряні експериментальні результати отримано за допомогою векторного аналізатора електричних кіл.
Результати досліджень показали, що порівняно зі звичайною запропонована антена демонструє вищу ефективність в умовах багатодіапазонного резонансу. Вона резонує на чотирьох частотах, а її віртуальний розмір менший на 78,48%. Антена характеризується діаграмою спрямованості у потрібному напрямку, яка забезпечує кращі характеристики випромінювання. Необхідно відмітити компактність даної антенної решітки. Також слід зазначити, що у модифікованій мікросмужковій антенній решітці значно зменшується взаємний вплив елементів, збільшується рівень бажаного сигналу та зменшується рівень небажаного сигналу на частоті 5,53 ГГц, тому така антенна решітка підходить для застосування у С-діапазоні мікрохвильового спектра.
Посилання
Balanis C.A. Antenna theory, analysis and design (2nd Ed.), John Wiley & Sons Inc, 1997, 941 p.
Bahl I.J., Bhartia P. Microstrip antennas, Artech House, 1980, 348 p.
Fan Yang., Yahya Rahmat-Samii. Electromagnetic band gap strucures in antenna engineering, Cambridge University Press, 1980, 282 p.
Naser-Moghadasi M., Ahmadian R., Mansouri Z. Compact EBG structures for reduction of mutual coupling in patch antenna MIMO arrays. Progress in Electromagnetics Research C, 2014, vol. 53, pp. 145–154.
Ahmed M. I., Abdallah E. A., Elhennawy H. M. Novel wearable eagle shape microstrip antenna array with mutual coupling reduction. Progress in Electromagnetics Research B, 2015, vol. 62, pp. 87–103.
Nagaraj H. C., Rukmini T. S., Paga P. et al. Mutual coupling reduction between planar patch antennas by using electromagnetic band gap structures. International Journal of Advanced Computing and Electronics Technology, 2015, vol. 2, no. 2, pp. 87–91.
Ada N. R., Ardeshana M. A. Electromagnetic band gap (EBG) structure antenna design for wide band applications. International Journal of Advance Engineering and Research Development, 2015, vol. 2, no. 7, pp. 327–331.
Kaabal A., Halaoui M. E., Ahyoud S. et al. A low mutual coupling design for array microstrip antennas integrated with electromagnetic band-gap structures. Procedia Technology, 2016, vol. 22, pp. 549–555. https://doi.org/10.1016/j.protcy.2016.01.115
Fangming Cao, Suling Wang. Performance of microstrip patch antennas embedded in electromagnetic band gap structure. Lecture Notes in Electrical Engineering, Springer, vol. 360, 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-662-48365-7_2
Benykhlef F., Boukli-Hacene N. EBG structures for reduction of mutual coupling in patch antenna arrays. Journal of Communications Software and Systems, 2017, vol. 13, no. 1, pp. 9–14. http://dx.doi.org/10.24138/jcomss.v13i1.242
Duong Thi Thanh Tu., Nguyen Van Hoc., Pham Dinh Son. et al. Design and implementation of dual-band MIMO antenna with low mutual coupling using electromagnetic band gap structures for portable equipments. International Journal of Engineering and Technology Innovation, 2017, vol. 7, no. 1, pp. 48–60.
Abdulhameed M. K., Isa M. S. M., Ibrahim I. M. et al. Review of radiation pattern control characteristics for the microstrip antenna based on electromagnetic band gap (EBG). Journal of Telecommunications, Electronic and Computer Engineering, 2018, vol. 10, no. 3, pp. 129–140.
Reefat Inum, Md. Masud Rana, Kamrun Nahar Shushama et al. EBG based microstrip patch antenna for brain tumor detection via scattering parameters in microwave imaging system. International Journal of Biomedical Imaging, 2018, vol. 2018, pp. 1–13. https://doi.org/10.1155/2018/8241438
Niraj Kumar, Usha Kiran Kommuri. MIMO antenna H-Plane isolation enhancement using UC-EBG structure and metal line strip for WLAN applications. Radioengineeering, 2019, vol. 28, no. 2, pp. 399–406. https://doi.org/10.13164/re.2019.0399
Xiaoyan Zhang, Yuting Chen, Haitao Ma et al. Design of defective EBG structures for dual-band circular patch MIMO antenna applications. AECS Journal, 2019, vol. 34, no. 6, pp. 890–897. https://doi.org/10.1002/mmce.21287
Mahadu A. Trimukhe., Balaji G. Hogade. Compact ultra-wideband antenna with triple band notch characteristics using EBG structures. Progress in Electromagnetic Research C, 2019, vol. 93, pp. 65–77. https://doi.org/10.22068/IJEEE.15.2.195
Mohssine El Ouahabi., Alia Zakriti, Mohamed Essaaidi et al. A very compact of a triple-band bandstop filter based on a complementary split ring resonator. International Journal of Microwave and Optical Technology, 2018, vol. 13, no. 6, pp. 537–543.
Jeet Ghosh, Sandeep Ghosal, Debasis Mitra et al. Mutual coupling reduction between closely spaced microstrip patch antenna using meander line resonator. Progress in Electromagnetics Research Letters, 2016, vol. 59, pp. 115–122. https://doi.org/10.2528/PIERL16012202
Ahmed Ghaloua, Jamal Zbitou, Larbi El Abdellaoui et al. A novel configuration of a miniaturized printed antenna array based on defected ground structure. International Journal of Intelligent Engineering & Systems, 2019, vol. 12, no. 1, pp. 211–220. https://doi.org/10.22266/ijies2019.0228.21
Nataraj D., Karunakar G. Defected ground structure based two element microstrip antenna array with reduced mutual coupling. International Journal of Engineering and Advanced Technology, 2019, vol. 8, no. 6S, pp. 484–489. https://doi.org/10.35940/ijeat.F1099.0886S19
Vani R. M., Rao P. K., Hunagund G. Study of microstrip antenna array with EBG structure. Lecture Notes in Electrical Engineering, Optical and Microwave Technologies, 2017, pp. 81–90. https://doi.org/10.1007/978-981-10-7293-2_9
Авторське право (c) 2019 Rao K. Prahlada, Vani R. M., Hunagund P. V.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
