نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

آنتن متامتریال با ماتریس باتلر و کنترل فاز پهن باند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تاکستان، تاکستان، ایران.
10.22034/joeds.2025.495599.1074
چکیده
این مقاله یک آنتن آرایه هدایت پرتو پهن باند جدید و فشرده را معرفی می‌کند که از یک شبکه تغذیه ماتریس باتلر بهره می‌برد. با پرداختن به چالش‌های انتشار موج میلی‌متری کوتاه‌برد، ما یک رویکرد دوگانه پیشنهاد می‌کنیم: عناصر تک آنتن پهن‌پهن و یک شبکه تغذیه مبتنی بر ماتریس باتلر. عناصر تکی، آنتن‌های رزونانس مرتبه صفر فشرده، به طور موثر از طریق تکنیک دیافراگم تغذیه می‌شوند. برای افزایش بیشتر عملکرد، ما ادغام ساختارهای قارچی متامتریال را بررسی می‌کنیم که امکان عملکرد در مسافت کم و کاهش کوپلینگ متقابل را فراهم می‌کند. این ساختارها می‌توانند به طور موثر امواج الکترومغناطیسی را دستکاری کنند و تداخل سیگنال بین عناصر آنتن مجاور را به حداقل برسانند. این طراحی نوآورانه با هدف ارائه یک آنتن هدایت پرتو پهن‌پهن با بهره بالا انجام می‌شود که برای کاربردهایی که نیاز به جهت‌گیری دقیق پرتو و انتقال سیگنال کارآمد در باند موج میلی‌متری دارند، بسیار مهم است. این مقاله یک فرآیند گام به گام دقیق، شامل شبیه‌سازی‌ها و اندازه‌گیری‌ها، برای تحقق این آنتن جدید ارائه می‌دهد. این رویکرد جامع شامل طراحی، بهینه‌سازی و توصیف آرایه آنتن است و بینش‌های ارزشمندی در مورد عملکرد و کاربردهای بالقوه آن ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Metamaterial Antenna with Butler Matrix and Wideband Phase Control

نویسنده English

Asghar Bakhtiari
Faculty of Engineering, Takestan Branch, Islamic Azad University, Takestan, Iran
چکیده English

This paper introduces a novel, compact broadband beam steering array antenna leveraging a Butler matrix feed network. Addressing the challenges of short-range mm-wave propagation, we propose a dual-pronged approach: broadside single-antenna elements and a Butler matrix-based feed network. The single elements, compact zeroth-order resonance antennas, are efficiently fed via the aperture technique. To further enhance performance, we explore the integration of metamaterial mushroom structures, enabling low-distance operation and reduced mutual coupling. These structures can effectively manipulate electromagnetic waves, minimizing signal interference between adjacent antenna elements.

The proposed 16-element (4x4) array, with 0.35𝜆 inter-element spacing, achieves a broadband impedance bandwidth of 32-38 GHz and a wide scan angle of approximately 93°. This innovative design aims to deliver a high-gain, broadside beam steering antenna, crucial for applications requiring precise beam directionality and efficient signal transmission in the mm-wave band.

The paper presents a detailed, step-by-step process, including simulations and measurements, to realize this novel antenna. This comprehensive approach encompasses the design, optimization, and characterization of the antenna array, providing valuable insights into its performance and potential applications

کلیدواژه‌ها English

Metamaterials'
Beam steering'
Array Antenna'
'
Butler Matrix'