Розробка інноваційної конструкції патч-антени та її реалізація з використанням ENG-матеріалів для систем охорони здоров’я та мереж 5G
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309080Ключові слова:
фрактал Мінковського, епсилон-негативні метаматеріали, паразитні накладки, дводіапазонний, система охорони здоров’яАнотація
Об’єктом дослідження є нова конструкція накладної мікрополоскової антени, що включає епсилон-негативні метаматеріали (ENG) та L-подібні паразитні накладки, спрямовані на досягнення дводіапазонної роботи та підвищення продуктивності сучасних систем бездротового зв’язку. Метою дослідження є вирішення проблеми обмеженої пропускної здатності та дводіапазонної функціональності в звичайних конструкціях антен.
У дослідженні вирішується проблема обмеженої пропускної здатності та дводіапазонної функціональності у звичайних конструкціях мікрополоскових патч-антен, що мають вирішальне значення для сучасних систем бездротового зв’язку. Включення L-подібних паразитних накладок сприяє ефективному розширенню пропускної здатності в кожному діапазоні частот.
Результати свідчать про значні поліпшення: на верхній резонансній частоті досягається ширина смуги пропускання за зворотними втратами 10 дБ, що становить 27,84 % (2,88–3,81 ГГц) та ширина смуги пропускання за коефіцієнтом еліптичності 3 дБ, що становить 5,05 % (2,90–3,05 ГГц), тоді як на нижній резонансній частоті ширина смуги пропускання за зворотними втратами становить 10 дБ, що складає 6,11 % (2,22–2,36 ГГц). Ці поліпшення вказують на значне підвищення продуктивності антен у порівнянні зі звичайними конструкціями, що підтверджується порівнянням результатів моделювання з результатами вимірювань.
Відмінні риси, що сприяють цим результатам, включають використання ENG-метаматеріалів, які покращують електромагнітні властивості та поширення сигналу; вертикальні переходи, що забезпечують ефективну дводіапазонну роботу; та L-подібні паразитні накладки, що дозволяють значне розширення пропускної здатності. Дані характеристики в сукупності дозволяють усунути обмеження традиційних конструкцій, що дозволяє використання запропонованої антени в широкому діапазоні частот у сучасних системах бездротового зв’язку
Спонсор дослідження
- This research has been acknowledgement by the Science Committee of the Ministry of Science and Higher Education of the Republic of Kazakhstan (Grant No. AP14869840 «Research and development of ultra-broadband multiantenna wireless transmission of information between interfaces).
Посилання
- Naga Jyothi Sree, G., Nelaturi, S. (2021). Design and experimental verification of fractal based MIMO antenna for lower sub 6-GHz 5G applications. AEU - International Journal of Electronics and Communications, 137, 153797. https://doi.org/10.1016/j.aeue.2021.153797
- Sharma, P., Tiwari, R. N., Singh, P., Kanaujia, B. K. (2022). Dual-band trident shaped MIMO antenna with novel ground plane for 5G applications. AEU - International Journal of Electronics and Communications, 155, 154364. https://doi.org/10.1016/j.aeue.2022.154364
- Cao, W. (2016). Compact dual‐band dual‐mode circular patch antenna with broadband unidirectional linearly polarised and omnidirectional circularly polarised characteristics. IET Microwaves, Antennas & Propagation, 10 (2), 223–229. https://doi.org/10.1049/iet-map.2015.0266
- Reddy, V. V., Sarma, N. V. S. N. (2014). Compact Circularly Polarized Asymmetrical Fractal Boundary Microstrip Antenna for Wireless Applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 13, 118–121. https://doi.org/10.1109/lawp.2013.2296951
- Reddy, V. V., Sarma, N. V. S. N. (2014). Triband Circularly Polarized Koch Fractal Boundary Microstrip Antenna. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 13, 1057–1060. https://doi.org/10.1109/lawp.2014.2327566
- Hassan Ghadeer, S., Kamal Abd.Rahim, S., Alibakhshikenari, M., Virdee, B. S., Elwi, T. A., Iqbal, A., Al‑Hasan, M. (2023). An innovative fractal monopole MIMO antenna for modern 5G applications. AEU - International Journal of Electronics and Communications, 159, 154480. https://doi.org/10.1016/j.aeue.2022.154480
- Raja, K. B., Pandian, S. C. (2022). Low-profile metamaterial-based T-shaped engraved electrically small antenna design with wideband operating capability for WLAN/5G applications. Physica B: Condensed Matter, 646, 414359. https://doi.org/10.1016/j.physb.2022.414359
- Tiwari, D., Ansari, J. A., Saroj, A. Kr., Kumar, M. (2020). Analysis of a Miniaturized Hexagonal Sierpinski Gasket fractal microstrip antenna for modern wireless communications. AEU - International Journal of Electronics and Communications, 123, 153288. https://doi.org/10.1016/j.aeue.2020.153288
- Eleftheriades, G. V., Balmain, K. G. (Eds.) (2005). Negative‐Refraction Metamaterials. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/0471744751
- Caloz, C., Itoh, T. (2005). Electromagnetic Metamaterials: Transmission Line Theory and Microwave Applications. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/0471754323
- Sanada, A., Kimura, M., Awai, I., Caloz, C., Itoh, T. (2004). A planar zeroth-order resonator antenna using a left-handed transmission line. 34th European Microwave Conference.
- Sievenpiper, D., Lijun Zhang, Broas, R. F. J., Alexopolous, N. G., Yablonovitch, E. (1999). High-impedance electromagnetic surfaces with a forbidden frequency band. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 47 (11), 2059–2074. https://doi.org/10.1109/22.798001
- Lai, A., Caloz, C., Itoh, T. (2004). Composite right/left-handed transmission line metamaterials. IEEE Microwave Magazine, 5 (3), 34–50. https://doi.org/10.1109/mmw.2004.1337766
- Lee, C.-J., Leong, K. M. K. H., Itoh, T. (2006). Composite Right/Left-Handed Transmission Line Based Compact Resonant Antennas for RF Module Integration. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 54 (8), 2283–2291. https://doi.org/10.1109/tap.2006.879199
- Yuandan Dong, Toyao, H., Itoh, T. (2011). Compact Circularly-Polarized Patch Antenna Loaded With Metamaterial Structures. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 59 (11), 4329–4333. https://doi.org/10.1109/tap.2011.2164223
- Saurav, K., Sarkar, D., Srivastava, K. V. (2014). Dual-Polarized Dual-Band Patch Antenna Loaded With Modified Mushroom Unit Cell. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 13, 1357–1360. https://doi.org/10.1109/lawp.2014.2337911
- Park, J.-H., Ryu, Y.-H., Lee, J.-G., Lee, J.-H. (2007). Epsilon Negative Zeroth-Order Resonator Antenna. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 55 (12), 3710–3712. https://doi.org/10.1109/tap.2007.910505
- Tang, H., Zhao, X. (2009). Center‐fed circular Epsilon‐negative zeroth‐order resonator antenna. Microwave and Optical Technology Letters, 51 (10), 2423–2428. https://doi.org/10.1002/mop.24639
- Cao, W.-Q., Zhang, B.-N., Liu, A. J., Guo, D.-S., Yu, T.-B., Wei, Y. (2012). A Dual-Band Microstrip Antenna with Omnidirectional Circularly Polarized and Unidirectional Linearly Polarized Characteristics Based on Metamaterial Structure. Journal of Electromagnetic Waves and Applications, 26 (2-3), 274–283. https://doi.org/10.1163/156939312800030811
- Cao, W.-Q., Liu, A. J., Zhang, B.-N., Yu, T.-B., Guo, D.-S., Wei, Y., Qian, Z.-P. (2012). Multi-Band Multi-Mode Microstrip Circular Patch Antenna Loaded With Metamaterial Structures. Journal of Electromagnetic Waves and Applications, 26 (7), 923–931. https://doi.org/10.1080/09205071.2012.710377
- Cao, W., Liu, A., Zhang, B., Yu, T., Qian, Z. (2013). Dual-Band Spiral Patch-Slot Antenna With Omnidirectional CP and Unidirectional CP Properties. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 61 (4), 2286–2289. https://doi.org/10.1109/tap.2012.2235400
- Baibolov, A., Sydykov, S., Alibek, N., Tokmoldayev, A., Turdybek, B., Jurado, F., Kassym, R. (2022). Map of zoning of the territory of Kazakhstan by the average temperature of the heating period in order to select a heat pump system of heat supply: A case study. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 44 (3), 7303–7315. https://doi.org/10.1080/15567036.2022.2108168
- Bimurzaev, S., Aldiyarov, N., Yerzhigitov, Y., Tlenshiyeva, A., Kassym, R. (2023). Improving the resolution and sensitivity of an orthogonal time-of-flight mass spectrometer with orthogonal ion injection. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (126)), 43–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.290649
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Bakirova Nagima, Pramod Kumar, Nelaturi Suman, Tansaule Serikov, Marzhan Temirbekova, Gani Sergazin, Gulzada Mussapirova, Tolegenova Arai, Akmaral Tlenshiyeva, Ruslan Kassym
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
