نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

یک آرایه آنتنی فرکتال جدید با بهره بالا و زیرلایه فراماده برای سیستم های دفاع الکترونیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 بخش مخابرات و الکترونیک، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
2 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد فسا، فسا، ایران
چکیده
در این مقاله، یک سلول واحد فراماده با شاخص نزدیک به صفر (NZIM) برای بهبود بهره یک آرایه آنتن دو عنصری پیشنهاد، طراحی و ساخته شده است. از ویژگی‌های ضریب شکست نزدیک به صفر سوپراسترات فراماده استفاده می‌شود که امواج تابشی را از آنتن منبع جمع‌آوری می‌کند و آن‌ها را به سمت جهت عادی همسو می‌کند. عناصر آرایه با ساختن یک مثلث دوگانه کوخ فراکتال (DTKF) در حاشیه یک تکه مربع شکل می‌گیرند تا از خواص کوچک‌سازی و کاهش جفت متقابل فراکتال‌ها بهره ببرند. هندسه فراکتال منجر به کاهش 300 مگاهرتز در فرکانس تشدید آرایه آنتن بدون بار می شود، که به معنای کوچک سازی قابل قبول است. نمونه اولیه این آنتن ساخته و اندازه گیری شده است. نتایج اندازه گیری شده مطابقت خوبی با شبیه سازی دارند. نتایج شبیه‌سازی‌شده و اندازه‌گیری‌شده افزایش بهره را در فرکانس تشدید مربوطه آرایه آنتن نشان داده‌اند. مشاهده می‌شود که در 3.15 گیگاهرتز، جایی که ضریب شکست نزدیک به حداقل مقدار خود است، بهره پهنای شبیه‌سازی‌شده 2 دسی‌بل بیشتر از آرایه آنتن بدون بار است. آنتن NZIM همچنین کاهش HPBW را در حدود 20^0 و 14^0 به ترتیب در صفحه E و H نشان می دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A Novel High-Gain Fractal Antenna Array with Metamaterial as Superstrate for Electronic Defense Systems

نویسندگان English

Farzad Mohajeri 1
Ali Emamghorashi 2
1 Department of Communications and Electronics, School of Electrical and Computer Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
2 Islamic Azad University, Fasa Branch, Fasa, Iran
چکیده English

In this paper, a near zero-index metamaterial (NZIM) unit cell, for gain improvement of a two-element antenna array is proposed, designed, and fabricated. The near-zero refractive index characteristics of metamaterial superstrate are used, which gathers the radiated waves from the source antenna and collimates them toward the normal direction. The array elements are formed by constructing a dual triangle Koch fractal (DTKF) to the periphery of a square patch, to benefit miniaturization and mutual coupling reduction properties of fractals. Fractal geometry leads to a 300MHz reduction in resonance frequency of the unloaded antenna array, which means an acceptable miniaturization. A prototype of this antenna has been fabricated and measured. Measured results are in good agreement with the simulation. The simulated and measured results have shown a gain enhancement at the corresponding resonance frequency of the antenna array. It is seen that at 3.15 GHz, where the refractive index is near its minimum value, the simulated broadside gain is 2 dB higher than that of an unloaded antenna array. The NZIM antenna also exhibits an HPBW reduction of about 20^0 and 14^0 in the E plane and H plane, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Koch fractal antenna
Near-zero index metamaterial
Antenna array
Gain
HPBW