Study and analysis of a novel compact cubic antenna design for WSN applications

• Autorzy: Gahgouh Salem , Raggad Hedi , Saidi Imen , Gharsallah Ali

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.06.29

Warianty tytułu

PL

Badanie i analiza nowatorskiego projektu kompaktowej anteny sześciennej do zastosowań WSN

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a novel miniaturized 3-D cubic antenna to be used for wireless sensor network (WSN) applications. The geometry of this antenna is designed as a cube including a meander dipole antenna. A truly omnidirectional pattern is produced by this antenna in both E-plane and H-plane, which allows for non-intermittent communication that is orientation independent. The operating frequency lies in the ISM band (centred in 2.45 GHz). The cubic shape of the antenna allows for smart packaging, as sensor equipment may be easily integrated into the hallow cube interior. All results of the simulations were performed by CST Microwave Studio simulation software and validated with HFSS.

PL

W artykule przedstawiono nowatorską, miniaturową antenę sześcienną 3D do zastosowania w bezprzewodowej sieci czujników (WSN). Geometria tej anteny jest zaprojektowana jako sześcian zawierający meandrową antenę dipolową. Ta antena wytwarza prawdziwie dookólny wzór zarówno w płaszczyźnie E, jak i H, co pozwala na nieprzerwaną komunikację, która jest niezależna od orientacji. Częstotliwość pracy leży w paśmie ISM (scentrowanym w 2,45 GHz). Sześcienny kształt anteny pozwala na sprytne pakowanie, ponieważ wyposażenie czujnika można łatwo zintegrować z wnętrzem sześcianu. Wszystkie wyniki symulacji zostały przeprowadzone przez oprogramowanie symulacyjne CST Microwave Studio i zweryfikowane za pomocą HFSS.

Słowa kluczowe

EN

wireless sensor network; meander dipole; cubic antenna; energy consumption; efficiency

PL

bezprzewodowa sieć czujników; dipol meander; antena sześcienna; zużycie energii; sprawność

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 6
• Strony: 164--167
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gahgouh Salem

• Microwave Electronics, Research Laboratory Merlab Fst, Faculty of Sciences of Tunis, Campus Universitaire Farhat Hached el Manar BP 37, Le Belvedere 1002 TUNIS

• https://orcid.org/0000-0001-7705-1410

autor

Raggad Hedi

• Microwave Electronics, Research Laboratory Merlab Fst, Faculty of Sciences of Tunis, Campus Universitaire Farhat Hached el Manar BP 37, Le Belvedere 1002 TUNIS

autor

Saidi Imen

• Automatic Research Laboratory (LARA), Department of Electrical Engineering, National Engineering School of Tunis, Campus Universitaire Farhat Hached el Manar BP 37, Le Belvedere 1002 TUNIS

• https://orcid.org/0000-0001-7366-3022

autor

Gharsallah Ali

• Microwave Electronics, Research Laboratory Merlab Fst, Faculty of Sciences of Tunis, Campus Universitaire Farhat Hached el Manar BP 37, Le Belvedere 1002 TUNIS

• https://orcid.org/0000-0002-1220-0187

Bibliografia

• [1] Kamaruddin R.A.A., Ibrahim I.B.M., Al-Gburi A.J.A., Zakaria Z., Shairi N.A., Rahman, T.A. and Purnamirza, T., "Return Loss Improvement of Radial Line Slot Array Antennas on Closed Ring Resonator Structure at 28 GHz," Przegląd Elektrotechniczny, vol. 1, no. 5, pp. 65–69, 2021.
• [2] M.K. Abdulhameed, M.S. Kod, and A.J.A. Al-gburi, "Enhancement of elevation angle for an array leaky-wave antenna," Przegląd Elektrotechniczny, no. 8, pp. 109–113, 2021.
• [3] A.J.A. Al-gburi, I.M. Ibrahim, K.S. Ahmad, Z. Zakaria, M.Y. Zeain, M.K. Abdulhameed, and T. Saeidi "A miniaturised UWB FSS with Stop-band Characteristics for EM Shielding Applications," Przegląd Elektrotechniczny, no. 8, pp. 142–145, 2021.
• [4] Al-Gburi, A.J.A., Ibrahim, I.M., Zakaria, Z., Zeain, M.Y., Alwareth, H., Ibrahim, A.M. and Keriee, H.H., "High Gain of UWB CPW-fed Mercedes-Shaped Printed Monopole Antennas for UWB Applications," Przegląd Elektrotechniczny, no. 5, pp. 70–73, 2021.
• [5] A.J.A. Al-Gburi, I. Ibrahim, Z. Zakaria, and A.D. Khaleel, "Bandwidth and Gain Enhancement of Ultra-Wideband Monopole Antenna Using MEBG Structure," ARPN J. Eng. Appl. Sci., vol. 14, no. 10, pp. 3390–3393.
• [6] A.J.A. Al-gburi et al., "High Gain of UWB Planar Antenna Utilising FSS Reflector for UWB Applications," Comput. Mater. Contin., vol. 70, no. 1, 2022.
• [7] A.J.A. Al-gburi, I. Bin, M. Ibrahim, Z. Zakaria, N. Farzana, and B. Mohd, “Wideband Microstrip Patch Antenna for Sub 6 GHz and 5G Applications,” Przegląd Elektrotechniczny, no. 11, pp. 26–29, 2021.
• [8] A.J.A. Al-Gburi, I M. Ibrahim, and Z. Zakaria, “An Ultra-Miniaturised MCPM Antenna for UltraWideband Applications,” J. Nano Electron. Phys., vol. 13, no. 5, pp. 05012-1-05012–4, 2021.
• [9] A.J.A. Al-gburi, I.M. Ibrahim, and Z. Zakaria, "Gain Enhancement for Whole UltraWideband Frequencies of a Microstrip Patch Antenna," J. Comput. Theor. Nanosci., vol. 17,pp. 1469–1473, 2020.
• [10] K. Abdulhameed, M.S. Kod, and A.J.A. Al-gburi, "Enhancement of elevation angle for an array leaky-wave antenna," Prz. Elektrotechniczny, no. 8, pp. 109–113, 2021.
• [11] M.K. Abdulhameed, S.R. Hashim, N.K. Abdalhameed, and A.J.A. Al-Gburi, "Increasing radiation power in half width microstrip leaky wave antenna by using slots technique," Int. J. Electr. Comput. Eng., vol. 12, no. 1, 2022.
• [12] Gahgouh S., Saidi I., Gharsallah A., Optimal study and analysis of the directivity of acoustic antennas multi-sensors, PrzegladElektrotechniczny, 2021, 97(11), 199–202.
• [13] Sato Y., Campelo F., Igarashi H., Meander line antenna design using an adaptive genetic Algorithm, IEEE Transactions on Magnetics, 49(2013), no. 5.
• [14] Bahl I., Lumped elements for RF and microwave circuits. Artech House Boston, 2003.
• [15] Acuna J.E., Rodriguez J.L., Obelleiro F., Design of meander line inductors on printed circuit boards, International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, 11(2001), 219-230.
• [16] Wu R.B., Kuo C.N., Chang K.K., Inductance and resistance computations for three-dimensional multi conductor interconnection structures, IEEE Transactions Microwave Theory Techniques, 40(1992).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).