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ELECTROMAGNETIQUE AVANCEE, VOL. 7, NON. 3 AOT 2018 Conception et mise en œuvre

ELECTROMAGNETIQUE AVANCEE, VOL. 7, NON. 3 AOT 2018 Conception et mise en œuvre d'une antenne patch microruban multibande pour le sans fil Applications L. Prasad, B. Ramesh, KSR Kumar3, KP Vinay Raghu Engineering College, Visakhapatnam, Inde Résumé 2. Conception d'antenne Les antennes multibandes à réseau phasé sont nécessaires pour les applications de communication multifonctions d'aujourd'hui. Généralement, les réseaux d'antennes Microstrip comme le réseau Kotch, le réseau Sierpinski sont utilisés, mais dans certains circuits où l'espace est limité, les réseaux ne sont pas utilisés. Par conséquent, pour réaliser le fonctionnement multibande avec un espace limité, une antenne est conçue en forme de E en combinaison avec un résonateur à anneau fendu pour réaliser le fonctionnement multibande. La simulation et les résultats expérimentaux montrent que l'antenne proposée fonctionne à quatre fréquences différentes, 1,8 GHz, 3,6 GHz, 4,53 GHz et 5,73 GHz, qui peuvent être utilisées pour différentes applications sans fil comme le GSM 1800 (1,71 à 1,78 GHz), Wi-MAX ( 3,4-3,69 GHz) -Normes IEEE 802.16, Wi-Fi/WLAN (5,15-5,82 GHz). Tous les résultats de simulation comme la fréquence de résonance, la perte de retour, Les diagrammes de rayonnement et le résultat mesuré de l'antenne fabriquée sont présentés dans cet article. L'antenne est simulée à l'aide du logiciel CST 2014. L'antenne proposée est conçue à l'aide d'un substrat FR4 d'une épaisseur de 1,6 mm. La constante diélectrique du substrat FR4 est de 4,4. Les dimensions du plan de masse et du substrat sont les mêmes, soit (70x60 mm). Les dimensions du patch sont prises comme (35x30 mm). La vue de face et la vue latérale de l'antenne conçue et de l'antenne fabriquée sont illustrées à la figure 1(a), (b) et (c). 1. Introduction Dans la génération actuelle, les systèmes de communication sans fil se développent rapidement en raison de la demande croissante d'équipements mobiles qui doivent être connectés à différents appareils fonctionnant à plusieurs fréquences [1]. L'antenne multibande joue un rôle crucial dans les systèmes de communication sans fil car elle peut fonctionner dans plusieurs bandes de fréquences pour différentes applications sans fil telles que le système mondial de communication mobile (GSM), le réseau local sans fil (WLAN) et l'interopérabilité mondiale pour l'accès micro-ondes (Wi-MAX) et Wireless Fidelity (Wi-Fi). Pièce Substrat Sol Avion (b) Vue latérale. L'avantage des antennes multibandes est leur capacité à intégrer plusieurs bandes de fréquences dans une seule antenne, ce qui rend la conception et le fonctionnement plus complexes que les antennes simple et double bande. D'après la littérature [2-3], les réseaux d'antennes Fractal comme le réseau de Kotch, le réseau de Sierpinski sont également utilisés pour réaliser les opérations multibandes. Mais, les antennes Fractal augmentent la complexité de conception. L'antenne patch microruban est un dispositif bien adapté aux communications sans fil qui peut être facilement intégré aux circuits micro-ondes en raison de leur faible volume, de leur profil mince, de leur poids léger et de leur faible coût, qui peuvent fonctionner à plusieurs fréquences[1]. Par conséquent, l'antenne patch multibande Microstrip est aujourd'hui très préoccupante. Figure 1 : Géométrie de l'antenne Traduit de Anglais vers Français - www.onlinedoctranslator.com L'antenne est conçue et simulée à l'aide de l'outil de technologie de simulation informatique. Des fentes sont réalisées dans le patch pour obtenir des caractéristiques multibandes [4-6]. Les dimensions du Pour la première fréquence de résonance, c'est-à-dire pour 1,8 GHz, la perte de retour est de -23,33 dB. Pour la deuxième fréquence, c'est-à-dire pour 3,6 GHz, la perte de retour est d'environ -28,105 dB, la troisième fréquence de résonance est obtenue à 4,5 GHz, où la perte de retour est d'environ - 18,8 dB. antenne sont tabulés comme indiqué dans le tableau 1. Tableau 1. Valeurs des différents paramètres. S.Non Paramètre La description Valeur (mm) Largeur du terrain avion 1 WG 60 2 Lg Longueur du terrain avion 70 3 Wp Largeur du patch 30 4 LP Longueur du patch 35 5 Wf Largeur de l'alimentation 3 6 Lf Longueur de l'alimentation 17,5 Figure 3.Tracé VSWR de l'antenne simulée. La quatrième fréquence de résonance est obtenue à 5,73 GHz avec une perte de retour de -18,072 dB. La figure 3 montre le tracé VSWR de l'antenne conçue. Idéalement, le VSWR se situe entre 1 et 2, ce qui a été obtenu pour les quatre fréquences, c'est-à-dire à 1,8 GHz, 3,6 GHz, 4,53 GHz et 5,73 GHz respectivement. Les valeurs VSWR à 1,8 GHz, 3,6 GHz, 4,53 GHz et 5,73 GHz correspondent à 1,1493, 1,0817, 1,2572 et 1,2855 respectivement. Le diagramme de rayonnement de l'antenne à différentes fréquences est représenté sur la figure 4. On peut voir que les diagrammes de rayonnement sont omnidirectionnels dans le plan E. 7 une Largeur de la SRR & bras central de E 4 8 b Largeur des bras en E 7 9 ré Écart entre E et SRR 1 dix e Largeur de la SRR- fente en forme 5.5 11 F Longueur du bras SRR 1 12 g Jonction rectangulaire largeur entre E & SRR 5 13 je Longueur de la SRR- fente en forme 22 14 j Longueur de fente de SRR 3 15 k Longueur de la fente en E- forme 12 16 m Longueur de E 16,5 17 m Durée de la SRR 16,5 L'alimentation en ligne microruban est utilisée pour l'antenne proposée car elle est facile à fabriquer. La longueur et la largeur des fentes déterminent les fréquences de résonance de l'antenne [7-12]. En changeant les proportions de la longueur et de la largeur des fentes, les caractéristiques multibandes peuvent changer. Les paramètres optimisés des fentes sont choisis pour la fabrication. Figure.4.1 : Diagramme de rayonnement en champ lointain pour 1,8 GHz 3. Résultats de la simulation En simulant la conception, quatre fréquences de résonance différentes sont obtenues comme indiqué sur la figure 2. Les quatre fréquences de résonance sont respectivement 1,8 GHz, 3,6 GHz, 4,53 GHz et 5,73 GHz. Figure 4.2 : Diagramme de rayonnement en champ lointain pour 3,60 GHz. Le diagramme de rayonnement illustré à la figure 4.2 à la fréquence de 3,6 GHz montre la nature bidirectionnelle avec une largeur angulaire Figure 2 : S11 paramètre de l'antenne conçue. 105 de 54,3 degrés. alors que les diagrammes de rayonnement illustrés aux figures 4.1, 4.3 et 4.4 montrent une nature omnidirectionnelle complète avec des largeurs angulaires plus importantes, c'est-à-dire 98 degrés à 1,81 GHz, 61,9 degrés à 4,53 GHz et 117,8 degrés à 5,73 GHz. Par conséquent, la largeur angulaire est réduite lorsque la nature du diagramme de rayonnement passe d'omnidirectionnelle à bidirectionnelle. La distribution du courant de surface le long de l'antenne à différentes fréquences de résonance est présentée dans la figure 5. Figure 5.1 : Courant de surface à 1,8 GHz. Figure 4.3 : Diagramme de rayonnement de champ lointain pour 4,53 GHz. Figure 5.2 : Courant de surface à 3,6 GHz. Figure 4.4 : Diagramme de rayonnement en champ lointain pour 5,73 GHz. Le diagramme de rayonnement montre une directivité de 5,71 dBi et une direction du lobe principal de 4,0 degrés. pour une fréquence de 1,8 GHz. Le diagramme de rayonnement pour la fréquence de 3,60 GHz montre une directivité de 5,54 dBi et la direction du lobe principal de 47,0 degrés. Le diagramme de rayonnement montre une directivité de 5,01 dBi et une direction du lobe principal de 9,0 degrés. pour une fréquence de 4,53 GHz. Le diagramme de rayonnement pour la fréquence de 5,73 GHz montre une directivité de 5,32 dBi et la direction du lobe principal de 8,0 degrés. S11, ROS et directivité des différentes fréquences sont présentés dans le tableau 2. Figure 5.3 : Courant de surface à 4,53 GHz. Tableau 2. Affaiblissement de réflexion, ROS et directivité des différents fréquences S.Non La fréquence (GHz) S11(dB) ROS Directivité 1. 1,81 GHz - 23.33dB 1,146 5.71dBi 2. 3,60 GHz - 28.11dB 1.08 5.54dBi Figure 5.4 : Courant de surface à 5,73 GHz. 3. 4,53 GHz - 18.86dB 1,25 5.01dBi 4. 5,73 GHz - 18.07dB 1,28 5.32dBi Les différentes fréquences obtenues et leurs applications sont tabulées dans le tableau 3. 106 peut être utilisé pour des applications sans fil telles que Wi-Fi, Wi-MAX, GSM1800 et WLAN. Les performances multibandes sont obtenues en optimisant la longueur et la largeur du patch et en modifiant la longueur et la largeur des fentes. Même les emplacements des fentes affectent également les performances de l'antenne. Toutes les fréquences obtenues en concevant cette antenne affaiblissent beaucoup moins que la valeur souhaitée, c'est-à-dire -15dB et également par rapport aux résultats mesurés de l'antenne fabriquée. Pour le futur processus de simulation, d'autres formes de fentes peuvent être implantées afin d'obtenir un meilleur effet et de réduire la taille de l'antenne. L'augmentation de la bande passante de l'antenne proposée peut être augmentée en utilisant d'autres techniques telles que les structures à bande interdite photonique et les structures au sol défectueuses. Tableau 3. Applications pour différentes fréquences simulées S. Non La fréquence (GHz) Applications 1. 1,81 GHz GSM 1800 2. 3,60 GHz Wi-MAX (IEEE 802.16) 3. 4,53 GHz Utilisé en défense pour missile la navigation 4. 5,73 GHz Wi-Fi/WLAN (IEEE802.11a/h/j) L'antenne proposée est uploads/Management/design-and-implementation-of-multiband-microstrip.pdf