طراحی، شبیه‌سازی و ساخت آنتن هوشمند با پوشش فضایی گسترده و دارای ساخت ساده و ارزان به‌منظور استفاده در سیستم‌های بیسیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده رایانه، دانشگاه هوایی شهید ستاری، تهران، ایران

2 دکترای کامپیوتر، دانشکده رایانه ، دانشگاه هوایی شهید ستاری

3 استادیار دانشکده برق دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، یک آنتن هوشمند با پوشش فضایی گسترده طراحی، شبیه‌سازی و ساخته می‌شود. این آنتن دارای ساختی ارزان و ساده و دارای فرکانس کاری GHz 4/2 است که از آن می‌توان در سیستم‌های بیسیم استفاده نمود. این آنتن از یک زیرلایه FR4 تشکیل شده است، این زیرلایه شامل یک ماتریس باتلر مسطح 4×4 و یک آرایه آنتن میکرواستریپ مسطح 1×4 است. این آنتن دارای چهار الگوی تابشی مشخص در راستا‌های 15± درجه و 58± درجه است که می‌توان الگوی تابش شده از آنتن را به هریک از این چهار الگو سوئیچ نمود. مزیت اصلی آنتن طراحی شده در مقایسه با سایر آنتن‌های هوشمند دارای یک یا چند زیرلایه، زاویه پوشش فضایی آن برابر با 154 درجه است و همچنین از ویژگی‌های این آنتن، ساخت ساده و کم‌هزینه، وزن پایین و رخنمون باریک آن است. این آنتن دارای چهار دهانه ورودی و دارای ساختاری متقارن است، با تحریک دو دهانه متقارن از این دهانه‌های ورودی، پهنای باند آنتن برابر 4/19% و با تحریک دو دهانه متقارن دیگر، پهنای باند آن برابر 0/11% مشاهده می‌شود. از بهینه‌سازی توسط نرم‌افزار CST در تمام مراحل طراحی ماتریس باتلر و آنتن میکرواستریپ استفاده شده است. آنتن هوشمند به‌منظور بررسی بهتر عملکرد آن، ساخته شده و ویژگی‌های آن در آزمایشگاه مورد اندازه‌گیری قرار می‌گیرد، نتایج اندازه‌گیری شده با نتایج شبیه‌سازی شده به یکدیگر نزدیک هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design, Simulation and Fabrication of Smart Antenna with Wide Spatial Coverage and Low Cost and Easy Fabrication for Use in Wireless Systems

نویسندگان [English]

  • Amir Mahdi Sazdar 1
  • Ehsan Sharifi 2
  • Esmail Zarezadeh 3
1 Assistant Professor of Computer Faculty of Shahid Sattari Air University, Tehran, Iran
2 PhD of Software, Computer Faculty of Shahid Sattari University
3 Assistance Professor of Khatamolanbia University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, a smart antenna with wide spatial coverage is designed, simulated and fabricated. This antenna is low-cost and easy fabrication with the operating frequency of 2.4 GHz that can be used in wireless systems. This antenna consists of single FR4 substrate, this substrate consists of planar 4×4 Butler Matrix and 1×4 microstrip planar array antenna. This antenna has determined specific four radiation patterns in the directions± 15 degree and± 58 degree that its radiation pattern can be switched to each of these four radiation patterns. The main advantage of designed antenna in compare with other smart antennas are implemented on a single substrare or multilayer substrates, degree of spatial coverage is 154 and also features of this antenna are simple and low cost fabrication, low weight and low lrofile. This antenna has four input and symmetrical structure, with two symmetrical input ports excitioan, antenna's bandwidth is equal to 19.4% and with other two symmetrical input ports excitioan, antenna's bandwidth is equal to 11.0%. Optimization by CST software has been used in all steps of Butler matrix design and microstrip antenna. Smart antenna is fabricated to better evaluate its performance and its feature is measured in laboratory, the results of this measurement are close to that of the simulation ones.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Smart Antenna
  • Butler Matrix
  • Beamforming
  • Radiation Pattern Diversity
  • Wide Spatial Coverage