Radomes compostos por anéis ressonadores em antenas de microfita em 18 GHz / Periodic split ring resonator based radome applied to microstrip antenna at 18 GHz

Marcelo de Almeida Canavez, Moacir de Souza Junior, Gláucio Lopes Ramos, Karina Pires de Castro Souza

Abstract


Este artigo apresenta uma aplicação de estruturas periódicas de anéis repartidos ressonadores (SRR) quadrados em radomes para aumento de ganho e largura de banda em Antenas de Microfita (MPA) retangulares. Foram feitas simulações através do software CST Microwave Studio®, sendo apresentados o projeto da antena e do SRR para operação em 18 GHz. Foram utilizadas 49 células em cada camada de radome, em estruturas formadas por uma, duas ou três camadas. Foram feitas otimizações na célula via CST, buscando-se a máxima transmissão e mínima reflexão, sendo apresentado o gráfico para célula unitária. As distâncias entre as estruturas foram otimizadas buscando-se melhorias nas características da antena. São apresentados os gráficos da largura de banda, diretividade e ganho realizado da antena e dos conjuntos formados por uma antena com radomes de uma, duas e três camadas para frequências entre 16 GHz e 20 GHz. É apresentado ainda o diagrama de radiação tridimensional do ganho realizado da antena e do conjunto formado por antena e radome de três camadas. A estrutura proposta apresentou um aumento de ganho e diretividade nos três casos em relação à estrutura inicial, chegando a um aumento de 3,9 dBi em ganho realizado e de 33,33% de largura de banda com a adição do radome de três camadas. Esta se mostrou uma alternativa viável ao ser comparada com conjuntos de antenas e com outras referências que utilizam estruturas feitas com ressonadores para melhoria das características das antenas de microfita.


Keywords


Anéis Ressonadores Quadrados Repartidos, SRR, Antena de Microfita Retangular, Radomes de elementos periódicos, Aumento de Ganho, Aumento de Largura de Banda.

References


ARORA, Chirag; PATTNAIK, Shyam Sundar; BARAL, Rudra Narayan. SRR superstrate for gain and bandwidth enhancement of microstrip patch antenna array. Progress In Electromagnetics Research, 76, 73-85, 2017.

ATTIA, Hussein et al. Enhanced-gain microstrip antenna using engineered magnetic superstrates. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 8, 1198-1201, 2009.

AYDIN, Koray et al. Investigation of magnetic resonances for different split-ring resonator parameters and designs. New journal of physics, 7(1), 168, 2005.

BALANIS, Constantine A. Antenna theory: analysis and design. John wiley & sons, 2016.

BANDEIRA K. M. C. Antena de Microfita com Metasuperfície para Sistemas Citizens Broadband Radio Service. XXXVI Simpósio Brasileiro de Telecomunicações e Processamento de Sinais – SBrT2018, 2018.

GANGWAR, Deepak; DAS, Sushrut; YADAVA, R. L.. Gain enhancement of microstrip patch antenna loaded with split ring resonator based relative permeability near zero as superstrate. Wireless Personal Communications, v. 96, n. 2, p. 2389-2399, 2017.

LATRACH, M. et al. Design of a new type of metamaterial radome for low frequencies. Microwave and optical technology letters, v. 52, n. 5, p. 1119-1123, 2010.

LATRACH, M. et al. Design of a new type of metamaterial radome for low frequencies. 2010. [Online]. Disponível em: https://www.academia.edu/18329502/Design_of_a_new_type_of_

metamaterial_radome_for_low_frequencies. Acessado em 19 de maio, 2019.

MARWAHA, Anupma et al.. An Accurate Approach of Mathematical Modeling of SRR and SR for Metamaterials. Journal of Engineering Science & Technology Review, v. 9, n. 6, 2016.

PATEL, Shobhit K.; ARGYROPOULOS, Christos; KOSTA, Yogeshwar P. Broadband compact microstrip patch antenna design loaded by multiple split ring resonator superstrate and substrate. Waves in Random and Complex Media, 27(1), 92-102, 2017.

POZAR, David M. Microwave Engineering. John Wiley & Sons, 4th ed, 2011.

SMITH, D. R., Padilla, W. J., Vier, D. C., Nemat-Nasser, S. C., & Schultz, S. Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity. Physical review letters, v. 84, n. 18, p. 4184, 2000.

SOUZA, K. P. C. Projeto e Simulação de Conjunto de Antenas de Microfita para Operação em 18 GHz. XVIII Simpósio Brasileiro de Microondas e Optoeletrônica – SBMC e XIII Congresso Brasileiro de Eletromagnetismo – CBMAG, 2018.

VESELAGO, Victor et al.. Negative refractive index materials. Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, v. 3, n. 2, p. 189-218, 2006.

XIAOQUN, M. High Gain Microstrip Antenna with Left-Handed Materials. International Journal of Future Generation Communication and Networking, 9(3), 145-154, 2016.




DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv6n6-169

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