Antena de alimentación en serie basada en metamateriales con alta ganancia y rendimiento de banda ancha para aplicaciones en el espectro de ondas milimétricas
Autores: Esmail, Bashar A. F.; Koziel, Slawomir; Isleifson, Dustin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Antena de alimentación en serie basada en metamateriales con alta ganancia y rendimiento de banda ancha para aplicaciones en el espectro de ondas milimétricas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Onda milimétrica
Antena
Alimentada en serie
Metamateriales
Ganancia
Ancho de banda
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo presenta una antena serie de alta ganancia y banda ancha diseñada para aplicaciones de ondas milimétricas (MMW) 5G. La estructura emplea un divisor de potencia basado en guía de onda integrada en sustrato (SIW) y metamateriales (MM). El divisor de potencia funciona eficazmente a 27.5 GHz, exhibiendo un ancho de banda de impedancia de 26.9 a 28.6 GHz. El dipolo serie se ensambla en el divisor de potencia basado en SIW, incorporando cuatro dipolos con longitudes y espaciamientos variables. Los dipolos están conectados en serie en ambos lados, corriendo en paralelo a través de una línea de microcinta. Combinar eficazmente las resonancias de los dipolos serie y el SIW resulta en un amplio ancho de banda de impedancia, que va desde 26.9 GHz hasta 34.75 GHz. El diseño tiene una ganancia que se extiende de 9 a 10.5 dBi dentro del ancho de banda de operación. Para mejorar el rendimiento de la ganancia sin un aumento sustancial en el tamaño de la antena, se posicionaron celdas unitarias de 11 x 6 MM frente a la antena. Como resultado, la antena propuesta logra una ganancia máxima de 14.1 dBi a 30.5 GHz manteniendo un ancho de banda operativo de 7.85 GHz. Además, debido a la disposición de los dos dipolos serie basados en MM, la antena exhibe una radiación de doble haz E-plane simétrica a +/-20 grados y 28 GHz en la dirección de fuego final. El sistema desarrollado fue validado experimentalmente y se demostró una excelente concordancia entre los datos simulados y medidos.
Descripción
Este artículo presenta una antena serie de alta ganancia y banda ancha diseñada para aplicaciones de ondas milimétricas (MMW) 5G. La estructura emplea un divisor de potencia basado en guía de onda integrada en sustrato (SIW) y metamateriales (MM). El divisor de potencia funciona eficazmente a 27.5 GHz, exhibiendo un ancho de banda de impedancia de 26.9 a 28.6 GHz. El dipolo serie se ensambla en el divisor de potencia basado en SIW, incorporando cuatro dipolos con longitudes y espaciamientos variables. Los dipolos están conectados en serie en ambos lados, corriendo en paralelo a través de una línea de microcinta. Combinar eficazmente las resonancias de los dipolos serie y el SIW resulta en un amplio ancho de banda de impedancia, que va desde 26.9 GHz hasta 34.75 GHz. El diseño tiene una ganancia que se extiende de 9 a 10.5 dBi dentro del ancho de banda de operación. Para mejorar el rendimiento de la ganancia sin un aumento sustancial en el tamaño de la antena, se posicionaron celdas unitarias de 11 x 6 MM frente a la antena. Como resultado, la antena propuesta logra una ganancia máxima de 14.1 dBi a 30.5 GHz manteniendo un ancho de banda operativo de 7.85 GHz. Además, debido a la disposición de los dos dipolos serie basados en MM, la antena exhibe una radiación de doble haz E-plane simétrica a +/-20 grados y 28 GHz en la dirección de fuego final. El sistema desarrollado fue validado experimentalmente y se demostró una excelente concordancia entre los datos simulados y medidos.