افزايش پهناي باند آنتن الكتريكي كوچك با استفاده از مدارات فعال غير فاستري به عنوان شبه فراماده

Wide-Band Electrically Small Antennas Using Active Non-Foster Circuits as Inspired Metamaterial

امروزه استفاده از روش هايي براي كوچك سازي ادوات مخابراتي در سيستم هاي ارتباطي جديد از جمله انواع راديوهاي دستي، تطبيق پذير و نرم افزاري از موارد مهم تحقيقاتي در صنايع ارتباطي محسوب مي شود. يكي از به روزترين و كاربردي ترين اين روش ها، استفاده از فرامواد به منظور كوچك سازي ادوات مخابراتي و به خصوص آنتن است. از اشكالات مهم روش هاي مرسوم مبتني بر فراماده افزايش شديد ضريب كيفيت و كاهش محسوس پهناي باند آنتن مي باشد. در اين مقاله ايده استفاده از مدارات فعال به منظور جبران سازي ادميتانس آنتن هاي كوچك در پهناي باند وسيع به عنوان يك راه حل اساسي در افزايش پهناي باند مورد توجه قرار گرفته است. در اين مقاله استفاده از مدار فعال به عنوان جايگزين شبه فراماده، شبيه‌سازي و پياده سازي شده و مورد تست و ارزيابي قرار گرفته است. براي اين منظور از دو نوع مدار منفي‌كننده امپدانس ترانزيستوري و آپ-امپي استفاده شده است. اين مدارات، امپدانسي معادل يك ساختار با خازن منفي توليد مي‌كنند. نتايج اندازه گيري نشان مي دهد كه روش پيشنهادي موجب بهبود در كاهش فركانس رزنانس تا 10 برابر فركانس رزونانس روش هاي مرسوم و درصد پهناي باند نسبي بيش از 66% در مدار ترانزيستوري و 100% در مدار آپ-امپي شده است.

Using metamaterials in antenna design leads to interesting features includes size reduction, gain or bandwidth enhancement. In this article, the idea of using active circuits to compensate the admittance of electrically small antennas (ESA), in wide frequency range investigated practically. In this article, broadband ESAs based on active metamaterial structures designed, simulated fabricated and tested. To do this, a negative impedance convertor utilized as an active circuit to provide the effective impedance of metamaterial structure. Op-amp based structures as well as BJT transistor based on NICs investigated and discussed. Measurement shows tenfold reduction in resonance frequency while the fractional bandwidth increased up to 65% in BJT transistor based NICs while it enhanced up to 100% in op-amp based structure.