طراحي آنتن شكافي باند وسيع با الگوي تشعشعي يك‌ طرفه با استفاده از سطوح امپدانس بالا و لايه فريت

Design of a Wideband Slot Antenna with Unidirectional Radiation Pattern Using a High Impedance Surface and a Ferrite Layer

در اين مقاله يك آنتن شكافي چندلايه جديد با الگوي تشعشعي يك‌طرفه كه با خط مايكرواستريپ تغذيه مي‌شود و از يك بازوي دوشاخه براي تنظيم فركانسي بهره مي‌برد، ارائه شده است. آنتن شكافي پهن در يك ساختار چندلايه شامل سطح امپدانس بالا (HIS) ، لايه‌هاي دي‌الكتريك ضخيم، لايه فريت و صفحه زمين فلزي قرار گرفته است. لايه امپدانس بالاي راكتيو براي دست‌يابي به عملكرد فراپهن باند (UWB) اضافه شده و لايه فريت از تشعشع امواج به پشت آنتن و ايجاد گلبرگ‌هاي عقبي جلوگيري مي‌كند. مطالعات پارامتري براي نشان‌دادن اثر ابعاد مختلف ساختار روي عملكرد آنتن انجام شده است. آنتن داراي ابعاد نسبتاً كوچك در راستاي x و y يعني (10cm×10cm) و پهناي باند امپدانسي بسيار خوبي است كه توسط نوع ساختار و لايه‌هاي فريت و HIS به‌دست آمده است. نتايج اندازه‌گيري نمونه آنتن ساخته‌شده مطابقت خوبي با نتايج شبيه‌سازي دارد و بهره مثبت حداقل dB 1 در جهت عرضي در پهناي باند فركانسي وسيع 1 : 4 (GHz 1 – GHz 4) با VSWR < 2 را نشان مي‌دهد.

In this paper, we present a novel uni-directional microstrip-fed multi-layer wide tapered slot antenna with a fork-shaped tuning stub. The antenna is embedded in a multi-layer structure backed by a reactive high impedance surface (HIS) and a thick dielectric layer, and then is placed on top of a ferrite tile with a metal ground plane. The HIS layer is added for achieving ultra wideband operation, while the ferrite tile prevents back radiation. A parametric study is presented to show the effect of the various antenna dimensions on the antenna performance. The dimensions of the antenna are small enough along the x and y directions (10cm×10cm), and has ultra wide impedance bandwidth gained by the structure, ferrite and HIS layer. A prototype antenna was fabricated and measured. The measured and simulated results are in good agreement and show a positive broadside gain (>1 dB) over a 4:1 operating band (1 GHz-4 GHz) with a VSWR < 2.