New design of low profile Uniform Substrate integrated waveguide antenna with square patch loaded

• Autorzy: Mohsen Mowafak K. , Mousa Ayad Hameed , Jowad Rawya Read

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.11.05

Warianty tytułu

PL

Nowa konstrukcja niskoprofilowej zintegrowanej anteny falowodowej Uniform Substrate

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, a new design low profile periodic microstrip substrate integrated waveguide antenna with patch loaded for scanning radiation pattern for the main beam. The radiation pattern can be changing the elevation angle (beam direction) by using the square microstrip patch loaded on the edge of microstrip line, and that’s due to changing the reactive impedance of antenna. This square patches put closely of the free edge of radiation element and changing the patch load by connecting the patch with ground plane by pin vias. The gap between square patch and microstrip line is capacitor used to achieve the scanning main beam between the boreside and endfire direction. The proposed antenna can be scanning main beam direction between 25 to 78 with high realized gain 10 dBi with high performance of input impedance. The proposed design is very suitable for automotive radar.

PL

W tym artykule przedstawiono nową konstrukcję niskoprofilowego okresowego mikropaskowego podłoża zintegrowanego z anteną falowodową z łatą załadowaną do skanowania wzorca promieniowania dla wiązki głównej. Charakterystyka promieniowania może zmieniać kąt elewacji (kierunek wiązki) za pomocą kwadratowej łatki mikropaskowej ładowanej na krawędzi linii mikropaskowej, a to ze względu na zmianę impedancji biernej anteny. Te kwadratowe łaty nakładają się blisko wolnej krawędzi elementu promieniującego i zmieniają obciążenie łaty, łącząc łatę z płaszczyzną uziemienia za pomocą przelotek pinowych. Odstęp między kwadratową łatą a linią mikropaskową jest kondensatorem używanym do uzyskania skanującej wiązki głównej między kierunkiem odwiertu i końca. Proponowana antena może skanować kierunek wiązki głównej od 25 do 78 z wysokim zrealizowanym wzmocnieniem 10 dBi z wysoką wydajnością impedancji wejściowej. Proponowana konstrukcja jest bardzo odpowiednia dla radaru samochodowego.

Słowa kluczowe

EN

substrate integrated waveguide; microstrip line; current density; square patch; SIW

PL

falowód zintegrowany z anteną; antena szerokopasmowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 11
• Strony: 30--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mohsen Mowafak K.

• College of computer science and Information Technology, University of Kerbala, Karbala, Iraq

• https://orcid.org/0000-0001-8605-4496

autor

Mousa Ayad Hameed

• College of computer science and Information Technology, University of Kerbala, Karbala, Iraq

• https://orcid.org/0000-0002-5352-0718

autor

Jowad Rawya Read

• Hilla university college, Hilla, Iraq

• https://orcid.org/0000-0002-5105-8312

Bibliografia

• [1] M. K. Mohsen et al., "The Fundamental of Leaky Wave Antenna", J. Telecommun. Elektron. Comput. Inż., t. 10, nr 1, s. 119–127, 2018.
• [2] Abdulhameed MK, Saari M, Isa M, Zakaria Z, Ibrahim I. Kontrola wzorca promieniowania anteny mikropaskowej w płaszczyźnie elewacyjnej i azymutalnej za pomocą EBG i diody pinowej. Int J Electr Comput Eng 2019: 332–40. doi:10.11591/ijece.v9i1.pp.332-340.
• [3] M. Hamada, B. B. Zaidan i A. A. Zaidan, "A Systematic Review for Human EEG Brain Signals Based Emotion Classification, Feature Extraction, Brain Condition, Group Comparison", J. Med. Syst., vol. 42, no. 9, 2018.
• [4] G. Varamini, A. Keshtkar i M. Naser-Moghadasi, "Compact and miniaturized microstrip antenna based on fractal and metamaterial loads with reconfigurable qualification", AEU - Int. J. Electron. Commun., t. 83, s. 213–221, 2018.
• [5] Attiah ML, Isa AAM, Zakaria Z, Abdulhameed MK, Mohsen MK, Dinar AM. Analiza niezależności i uczciwości operatorów 5G mmWave wykorzystujących podejście do współdzielenia widma. Mob Inf Syst 2019;2019.
• [6] M. K. Mohsen, M. S. M. Isa, A. A. M. Isa, Z. Zakaria i M. K. Abdulhameed, "Control Radiation Pattern for Half Width Microstrip Leaky Wave Antenna by using PIN Diodes", Int. J. Electr. Comput. Inż., t. 8, nr 5, s. 2959–2966, 2018.
• [7] M. K. Mohsen, M. Saari, M. Isa, Z. Zakaria i M. K. Abdulhameed, "Electronically controlled radiation pattern leaky wave antenna array for ( C band ) application", no. Kwiecień, 2019.
• [8] D. K. Karmokar, K. P. Esselle i S. G. Hay, "Fixed- Frequency Beam Steering of Microstrip Leaky-Wave Antennas Using Binary Switches", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 64, no. 6, pp. 2146–2154, 2016.
• [9] M. Khadom et al., "Design for radiation broadside direction using half-width microstrip leaky-wave antenna array", AEUE - Int. J. Electron. Commun., t. 110, s. 152839, 2019.
• [10] M. K. Mohsen, M. S. M. Isa, T. A. Rahman, M. K. Abdulhameed, A. A. M. Isa i M. S. I. M. Z. S. Saat, "Novel Design and Implementation of MIMO Antenna for LTE Application", J. Telecommun. Elektron. Comput. Inż., t. 10, nr 2, s. 43–49, 2018.
• [11] A. Grbic i G. V Eleftheriades, "Leaky CPW-based slot antenna arrays for millimeter-wave applications", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 50, no. 11, pp. 1494–1504, 2002.
• [12] M. K. Abdulhameed, M. S. M. Isa, Z. Zakaria i I. M. Ibrahim, "Novel design of triple-band EBG", TELKOMNIKA, vol. 17, no. 4, 2019.
• [13] M. K. Mohsen, M. S. M. Isa, A. A. M. Isa i M. K. Abdulhameed, "Enhancement of boresight radiation for leaky wave antenna array", TELKOMNIKA, vol. 17, no. 5, pp. 2179–2185, 2019.
• [14] D. K. Karmokar, K. P. Esselle, D. N. P. Thalakotuna, M. Heimlich, and L. Matekovits, "A leaky-wave antenna for beam steering in forward and backward directions", in 2013 1st IEEE TENCON Spring Conference, TENCONSpring 2013, 2013, s. 47–50.
• [15] D. K. Karmokar, Y. J. Guo, P.-Y. Qin, S.-L. Chen i T. S. Bird, "Substrate integrated waveguide-based periodic backward-to-forward scanning leaky-wave antenna with low cross-polarization", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 66, no. 8, pp. 3846–3856, 2018.
• [16] M. K. Mohsen, "Using EBG to Enhance Directivity , Efficiency , and Back Lobe Reduction of a Microstrip Patch Antenna", Przegląd Elektrotechniczny, vol. 1, no. 7, pp. 56–59, 2021.
• [17] D. K. Karmokar i K. P. Esselle, "Antennas with digitally steerable beams for modern wireless communication systems", in 35th IEEE Region 10 Conference, TENCON 2015, 2016, vol. 2016-Janua.
• [18] K. M. Morshed, D. K. Karmokar i K. P. Esselle, "Highly Efficient Leaky-Wave Antenna Array for 28-GHz Millimeter-Wave Terminals", in 85th IEEE Vehicular Technology Conference, VTC Spring 2017, 2017, vol. 2017-June.
• [19] A. J. A. Al-gburi, I. M. Ibrahim, M. Y. Zeain i Z. Zakaria, "Compact Size and High Gain of CPW-fed UWB Strawberry Artistic shaped Printed Monopole Antennas using FSS Single Layer Reflector", IEEE Access, vol. 8, no. 5, pp. 92697–92707, 2020.
• [20] M. K. Mohsen, M. S. M. Isaa, A. A. M. Isa, M. K. Abdulhameed, and M. L. Attiah, "Novel design of triple band controls the radiation pattern for half width microstrip leaky wave antenna", J. Adv. Res. Dyn. Control Syst., t. 10, nr 4 Wydanie specjalne, s. 670–679, 2018.
• [21] A. J. A. Al-gburi et al., "A compact UWB FSS single layer with stopband properties for shielding applications", Przegląd Elektrotechniczny, nr 2, s. 167–170, 2021.
• [22] A. J. A. Al-Gburi, I. M. Ibrahim i Z. Zakaria, "Band-notch effect of U-shaped split ring resonator structure at ultra wideband monopole antenna", Int. J. Appl. Eng. Res., vol. 12, no. 15, pp. 4782–4789, 2017.
• [23] I. M. Ibrahim, A. J. A. Al-gburi, Z. Zakaria i H. A. Bakar, "Parametric Study of Modified U-shaped Split Ring Resonator Structure Dimension at Ultra-Wide-band Monopole Antenna", J. Telecommun. Elektron. Comput. Inż., t. 10, nr 2, s. 53– 57, 2018.
• [24] A. J. A. Al-gburi, I. M. Ibrahim i Z. Zakaria, "Gain Enhancement for Whole Ultra-Wideband Frequencies of a Microstrip Patch Antenna", J. Comput. Teoretyk. Nanosci., t. 17, s. 1469–1473, 2020.
• [25] H. H. Keriee, M. K. A. Rahim, N. A. Nayyef, Z. Zakaria i A. J. A. Al-Gburi, "High gain antenna at 915 MHz for off grid wireless networks", Bull. Elektryk. Inż. Informatyka, t. 9, nr 6, s. 2449–2454, 2020.
• [26] Karaaslan M., E. Unal, E. Tetik, K. Delihacioglu, F. Karadag i F. Dincer. Niskoprofilowe wzmocnienie promieniowania anteny za pomocą nowatorskich struktur szczelin pasma elektromagnetycznego. IET Kuchenki mikrofalowe, anteny Propag. 2013; 7 (3):215–221.
• [27] M. L. Attiah, A. A. M. Isa, Z. Zakaria, M. K. Abdulhameed, M. K. Mohsen i A. M. Dinar, "Independence and Fairness Analysis of 5G mmWave Operators Utilizing Spectrum Sharing Approach", vol. 2019, 2019.
• [28] J. S. Kasim, M. S. M. Isa, Z. Zakaria, M. I. Hussein i M. K. Mohsen, "Radiation beam scanning for leaky wave antenna by using slots", Telkomnika (Telecommunication Comput. Elektron. Kontrola., t. 18, nr 3, s. 1237–1242, 2020.
• [29] M. K. Mohsen et al., "Achieving Fixed-Frequency Beam Scanning With a Microstrip Leaky-Wave Antenna Using Double-Gap Capacitor Technique", IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., t. 18, nr 7, s. 1502–1506, 2019.
• [30] D. K. Karmokar, Y. J. Guo, P. Qin, K. P. Esselle, T. S. Bird i L. Fellow, "Forward and Backward Beam-Scanning Tri-Band Leaky-Wave Antenna", IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., t. 16, s. 1891–1894, 2017.
• [31] M. Khadom et al., "Novel and active technique for controlling the radiation pattern of the half-width microstrip leaky wave antenna array", AEUE - Int. J. Electron. Commun., t. 110, s. 152823, 2019.
• [32] M. Y. Zeain, M. Abu, A. J. A. Al-gburi, Z. Zakaria, R. Syahputri i A. Toding, "Design of a wideband strip helical antenna for 5G applications", Bull. Elektryk. Inż. Informatyka, t. 9, nr 5, s. 1958–1963, 2020.
• [33] M. Y. Zeain, Z. Zakaria, J. Ahmed i M. Th, "Design of Helical Antenna for Next Generation Wireless Communication", Przegląd Elektrotechniczny, vol. 11, pp. 96–99,
• [34] J. S. Kasim, M. S. M. Isa, Z. Zakaria, M. I. Hussein, and M. K. Mohsen, "Review on fixed-frequency beam steering for leaky wave antenna", TELKOMNIKA (Telecommunication Comput. Elektron. Control., vol. 17, no.
• [35] M. K. Mohsen, M. S. M. Isa, A. A. M. Isa, M. K. Abdulhameed, M. L. Attiah, and A. M. Dinar, "Enhancement Bandwidth of Half Width-Microstrip Leaky Wave Antenna Using Circular Slots", vol. 94, no. Czerwiec, s. 59–74, 2019.
• [36] Abdulhameed MK, Isa MSM, Ibrahim IM, Zin MSIM, Zakaria Z, Mohsin MK. Przegląd charakterystyki kontroli wzorca promieniowania dla anteny mikropaskowej w oparciu o szczelinę pasma elektromagnetycznego (EBG). J Telecommun Electron Comput Eng. 2018; 10(3): 129–40.
• [37] Abdulhameed MK, Isa MSM, Z.Zakaria, K.Mohsin M, Attiah ML. Grzybopodobny EBG w celu poprawy wydajności anteny krosowej do zastosowań satelitarnych w paśmie C. Int J Electr Comput Eng. 2018; 8(5): 3875-3881.
• [38] M. K. Mohsen, R. R. Jowad i A. H. Mousa, "Performance of microstrip patch antenna for single and array element with and without EBG", Period. Eng. Nat. Sci., t. 9, nr 3, s. 22–28, 2021.
• [39] Abdulhameed M. K., et al., "Radiation control of microstrip patch antenna by using electromagnetic band gap", International Journal of Electronics and Communications (AEÜ), 110 (2019) 152835, s. 1-11, 2019.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).