طراحی و ساخت آنتن میله دی‌الکتریک باند ISM با قطبش دوگانه دایروی هم‌زمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استاد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، بر اساس روابط تئوری و تجربی، یک نمونه آنتن میله دی‌الکتریک با قطبش دوگانه دایروی هم‌زمان در باند ISM طراحی، شبیه‌سازی و ساخته شده است. به‌منظور بهبود پارامترهای تشعشعی برای اولین بار طرح ایجاد شیار روی میله دی-الکتریک پیاده شده است. ایجاد قطبش دایروی دوگانه در آنتن طراحی شده، توسط دو پروب متعامد صورت می‌گیرد که با تولید اختلاف فاز 90 درجه بین دو درگاه توسط یک هیبرید 90 درجه، می‌تواند قطبش‌های چپ‌گرد و راست‌گرد دایروی را فراهم نماید. ضریب دی‌الکتریک ماده استفاده‌شده در میله با توجه به نتایج ساخت برابر 4/2 تخمین زده شده است. با توجه به محدودیت در قطر میله دی‌الکتریک و به‌منظور بهبود پارامترهای تشعشعی طرح جدیدی معرفی و همچنین دو شیار روی میله دی‌الکتریک ایجاد شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که استفاده از طرح جدید در مجموع موجب کاهش dB4 در اندازه گلبرگ فرعی می‌شود. مطابق نتایج اندازه‌گیری، آنتن ساخته‌شده دارای بازگشتی کمتر از dB10- برای هر دو درگاه و ایزولاسیون کمتر از dB4/16- بین دو درگاه است. همچنین، در فرکانس مرکزی پهنای پرتو نیم توان برابر 2/29 درجه و سطح گلبرگ فرعی dB8/13 اندازه‌گیری شد. نسبت محوری آنتن برای هر دو قطبش چپ‌گرد و راستگرد در محدوده فرکانسی مورد نظر کمتر از dB3 است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and Fabrication of ISM band Dielectric Rod Antenna with simultaneous dual circular polarization

نویسندگان [English]

  • Reza Toreinia 1
  • Seyyed Hossein Mohseni Armaki 2
  • Majid Tohidloo 3
1 Ph.D., Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Professor, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
3 masters student, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this article, based on theoretical and experimental expressions, a dielectric rod antenna with dual circular polarization in ISM band is designed, simulated and fabricated. In order to improve the radiation parameters, the plan of creating a groove on the dielectric rod has been implemented for the first time. Creation of dual circular polarization in the designed antenna is done by two orthogonal probes, which can provide left-circular and right-circular polarizations by making a 90-degree phase difference between the two ports by using a 90˚ hybrid. The dielectric constant of the material used in the rod with repect to the fabricated antenna results has been estimated at 2.4. Due to the limitation in the diameter of the dielectric rod and to improve the radiation parameters, a new design has been introduced and, also two grooves have been created on the dielectric rod. The simulation results show that the use of the new design results in a reduction of 4dB in the side lobe level. According to the measured results, the fabricated antenna has a reflection coefficient of less than -10dB for each port and an isolation of less than -16.4dB between the two ports. Also, the HPBW is 29.2 degrees and the SLL is 13.8dB in the center frequency. The axial ratio of the antenna is less than 3dB in the desired frequency range for LHCP and RHCP.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dielectric rod antenna
  • Dual circular polarization
  • ISM band
  • Satellite communication

Smiley face

مراجع

Liolis, K.; Gómez-Vilardebó, J.; Casini, E.; Pérez-Neira, A. “Statistical Modeling of Dual-Polarized MIMO Land Mobile Satellite Channels”; IEEE T Commun. 2010, 58, pp.3077-3083. doi:10.1109/TCOMM.2010.091710.090507.
[2] Cui, Y.; Gao, X.; Fu, H.; Chu, Q.; Li, R. “Broadband Dual-Polarized Dual-Dipole Planar Antennas: Analysis, Design, and Application for Base Stations”; IEEE Antenn Propag M. 2017, 59, 77-87. doi: 10.1109/MAP.2017.2753038.
[3] Mello, R.; Junqueira, C. “Polarization Diversity on ESM Systems”; Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications. 2017, 16, 273-283. doi: 10.1590/2179-10742017v16i1888.
[4] Wang, K.; Liang, X.; Zhu, W.; Geng, J.; Li, J.; Ding, Z.; Jin, R. “A Dual-Wideband Dual-Polarized Aperture-Shared Patch Antenna with High Isolation”; IEEE Antenn Wirel Pr. 2018, 17, 735-738. doi: 10.1109/LAWP.2018.2812699.
[5] Luo, N.; Yu, X.; Mishra, G.; Sharma, S. “A Millimeter-Wave (V-band) Dual-Circular-Polarized Horn Antenna Based on an Inbuilt Monogroove Polarizer”; IEEE Antenn Wirel Pr. 2020, 19, pp.1933-1937. doi: 10.1109/LAWP.2020.3015745.
[6] Sporer, M.; Weigel, R.; Koelpin, A. “A 24 GHz Dual-Polarized and Robust Dielectric Rod Antenna”; IEEE T Antenn Propag. 2017, 65, 6952-6959. doi: 10.1109/TAP.2017.2764530.
[7] Rivera-Lavado, A.; Garcia-Munoz, L.; Botello, G.; Segovia-Vargas, D. “Low-Cost and Low-Weight Horn and Reflector Antennas Through 3D Printing”; arXiv preprint arXiv:1807.08569, 2018. doi: 10.48550/arXiv.1807.08569.
[8] Kumar, P.; Kumar, V.; Subramanyam, A.; Srinivasan, V.; Lakshmeesha, V.; FIEEE, S. “High Performance Dual Circularly Polarized S-Band Feed”; Proc. URSI General Assembly. 2005, 566-568.
[9] Rezaei, P.; Mousavi Razi, Z. “Broadband and High Gain Circularly Polarized Slot Array Antenna with Hybrid Coupler Feed Network”; Journal of Applied Electromagnetics. 2016, 4, 45-52 (In Persian). Dor: 20.1001.1.26455153.1395.4.1.6.8.
[10] Kumar, V.; Kurup, D. “Design of Dielectric Rod Antenna for Ground Station Applications”; IEEE International Conference on Antenna Innovations & Modern Technologies for Ground, Aircraft and Satellite Applications (iAIM). 2017, 1-4. doi: 10.1109/IAIM.2017.8402629.
[11] Saffold, G. “Theory and Application of Dielectric Rod Antennas and Arrays”; 2021, Doctoral Dissertation, University of South Florida.
[12] Volakis, J. “Antenna Engineering Handbook”; 2007, 10-1-10-32, Fourth Edition, McGraw Hill.
[13] Pozar, D. “Microwave engineering”; 2011, Fourth Edition, John Wiley & Sons.
رادار
دوره 11، شماره 1
شماره پیاپی 29، فصلنامه بهار و تابستان
شهریور 1402

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 17 فروردین 1402
  • تاریخ بازنگری: 03 مرداد 1402
  • تاریخ پذیرش: 13 مرداد 1402
  • تاریخ انتشار: 01 شهریور 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار