3D printed capsule-shaped dipole with multi-slot antenna based on metallic filament material

• Autorzy: Saetiaw Charinsak , Phuchaduek Suwit

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.08.09

Warianty tytułu

PL

Drukowany w drukarce 3D dipol w kształcie kapsułki z wieloszczelinową anteną na bazie metalicznego włókna

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the design of a 3D printed capsule-shaped dipole with a multi-slot antenna for ISM band centered at 2.45GHz. The mixed metallic composed of filament called ”Electrifi” was used as a conductive layer and Polylactic acid (PLA) filament as a support layer on the bottom side. The main objective of this research is to demonstrate the ability to design and construct capsule-shaped dipole with multi-slot antennas using conductive filament materials directly from a 3D printer. The results of the simulation showed that the proposed antenna can cover the entire ISM bandwidth at a central frequency of 2.45GHz. However, the 2D radiation pattern of the antenna is almost omni-directional on the YZ plane (xaxis). The simulation results showed that the maximum gain was 2.44dB and covered bandwidth from 2.19GHz to 2.80GHz. Finally, the measurement results showed that the impedance bandwidth of -10 dB was 2.04GHz to 2.59GHz, and the maximum gain was 2.35dB, at the frequency center was 2.45GHz, which was agree with the simulation results.

PL

W artykule przedstawiono projekt drukowanego w 3D dipola w kształcie kapsuły z anteną wieloszczelinową dla pasma ISM wyśrodkowanego na 2,45 GHz. Mieszany metaliczny złożony z filamentu o nazwie „Electrifi” został użyty jako warstwa przewodząca i filament kwasu polimlekowego (PLA) jako warstwa nośna na spodniej stronie. Głównym celem tych badań jest wykazanie możliwości zaprojektowania i zbudowania dipola w kształcie kapsuły z antenami wieloszczelinowymi z wykorzystaniem przewodzących materiałów filamentowych bezpośrednio z drukarki 3D. Wyniki symulacji pokazały, że proponowana antena może pokryć całe pasmo ISM przy centralnej częstotliwości 2,45GHz. Jednak charakterystyka promieniowania 2D anteny jest prawie dookólna na płaszczyźnie YZ (oś x). Wyniki symulacji wykazały, że maksymalny zysk wyniósł 2,44 dB i obejmował pasmo od 2,19 GHz do 2,80 GHz. Ostatecznie wyniki pomiarów wykazały, że pasmo impedancji -10 dB wynosiło od 2,04 GHz do 2,59 GHz, a maksymalne wzmocnienie 2,35 dB, w centrum częstotliwości 2,45 GHz, co było zgodne z wynikami symulacji.

Słowa kluczowe

EN

printed capsule-shaped dipole antenna; 3D printed antenna

PL

drukarka 3D; dipol antenowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 8
• Strony: 48--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Saetiaw Charinsak

• Rajamangala University of Technology Isan, Khon-Kean Campus, Muang District, Khon-Kean, 40000, Thailand

• https://orcid.org/0000-0002-0281-9947

autor

Phuchaduek Suwit

• Rajamangala University of Technology Isan, Khon-Kean Campus, Muang District, Khon-Kean, 40000, Thailand

• https://orcid.org/0000-0002-9429-5203

Bibliografia

• [1] Balanis, C. A., Antenna Theory: Analysis and Design, 4th Ed, Wiley, 2016.
• [2] Milligan, T. A., Modern antenna design, 2nd ed., John Wiley & Sons, 2005.
• [3] Saetiaw, C. "Design of textile capsule-shaped patch antenna for WBAN applications," 9th International Conference on Information Technology and Electrical Engineering (ICITEE), Phuket, October 2017, 1-4
• [4] Garbaruk M., Mieczynska M., Design and characteristics of dual-band antenna with parasitic elements for Wi-Fi applications, Przegląd Elektrotechniczny, 12 (2017), R. 93, 6-9.
• [5] Taonok C., Saetiaw C., "Design of Unbalance Slot Printed Dipole Antenna with Triangle Parasitic Element for DTV Receiver," 17th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON), Phuket, Thailand, June 2020, 238-241.
• [6] Colella R., Catarinucci L., "Wearable UHF RFID Sensor-Tag based on Customized 3D-Printed Antenna Substrates," IEEE Sensors Journal, vol. 18, no. 21 ,8789-8795.
• [7] Jankowski Mihułowicz P., Tomaszewski G., Węglarski M., Flexible antenna design for semi-passive HF RFID transponder in ink-jet technology, Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), NR4/2015, 1-5.
• [8] Xia Z., Leung K. W. and Lu K., "3-D-Printed Wideband Multi- Ring Dielectric Resonator Antenna," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 18, no. 10, 2110-2114, October. 2019.
• [9] Jun S.Y., Elibiary A., Sanz-Izquierdo B., Winchester L., Bird D. and McCleland A., "3-D Printing of Conformal Antennas for Diversity Wrist Worn Applications,"in IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, vol. 8, no. 12, 2227-2235, December 2018.
• [10] Moscato S. et al., "Infill-Dependent 3-D-Printed Material Based on NinjaFlex Filament for Antenna Applications," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 15, pp. 1506-1509, 2016.
• [11] Pizarro F., Salazar R., Rajo-Iglesias E., Rodríguez M., Fingerhuth S. and Hermosilla G., "Parametric Study of 3D Additive Printing Parameters Using Conductive Filaments on Microwave Topologies," in IEEE Access, vol.7, 106814- 106823, 2019.
• [12] Multi3Dllc, ”Electrifi”” info page.
• [13] Roy S., Qureshi M. B., Asif S. and Braaten B. D., "A model for 3D-printed microstrip transmission lines using conductive electrifi filament," 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, San Diego, CA, 2017, 1099-1100.
• [14] Saetiaw C. and Thongsopa C.. "Multilayer Strip Dipole Antenna Using Stacking Technique and Its Application for Curved Surface "International Journal of Antennas and Propagation, vol.2013, 1-10.
• [15] Jamaluddin M. H., M. Rahim K. A., Aziz M. Z. A. A. and Asrokin A., "Microstrip dipole antenna for WLAN application," 2005 1st International Conference on Computers, Communications, & Signal Processing with Special Track on Biomedical Engineering, Kuala Lumpur, Malaysia, 2005, 30-33.
• [16] CST® Microwave Studio, Research Base, 2016

Uwagi

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