Antenna design based on fractal geometry compact for several application on 33Ghz and 35 Ghz

• Autorzy: Haouam Imane , Beladgham Mohammed , Bendijallali Ilyas Ridha

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.09.48

Warianty tytułu

PL

Projekt anteny oparty na kompaktowej geometrii fraktalnej do różnych zastosowań na częstotliwościach 33 GHz i 35 GHz

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

As communication technomogy has advanced in the past decade, there is an increasing demand for antenna thar are smaller in size, multiband and supporting wideband frequencies. Additionally, the saturation of the lower part of the microwave spectrum and the need for higher data transmission rates necessitate a shift to higher frequencies, to address these requirement, the use of fractal geometries in antenna design, has emerged as a promising solution through research and development. The objective of this work is to design and simulate a new antenna using the fractal structure, the proposed antenna design is founded on a circle with diameter 4.84mm, a square contained within this circle is systematically removed. This resulting shape is identified as the generator for the overall geometry, then this deletion process is iteratively applied five time with smaller dimensions. Through electromagnetic simulation of HFSS, the proposed antenna’s pehavior is analyzed with the radiation pattern and the maximum gain, also the effect of substrate material on working frequencies is mentioned.

PL

Wraz z rozwojem technologii komunikacyjnej w ostatniej dekadzie wzrasta zapotrzebowanie na anteny o mniejszych rozmiarach, wielopasmowe i obsługujące częstotliwości szerokopasmowe. Ponadto nasycenie dolnej części widma mikrofalowego i potrzeba wyższych szybkości transmisji danych powodują konieczność przejścia na wyższe częstotliwości. Aby sprostać tym wymaganiom, wykorzystanie geometrii fraktalnej w projektowaniu anten okazało się obiecującym rozwiązaniem w wyniku badań i rozwój. Celem pracy jest zaprojektowanie i symulacja nowej anteny wykorzystującej strukturę fraktalną, proponowana konstrukcja anteny opiera się na okręgu o średnicy 4,84mm, kwadrat zawarty w tym okręgu jest systematycznie usuwany. Powstały kształt jest identyfikowany jako generator ogólnej geometrii, następnie proces usuwania jest stosowany iteracyjnie pięciokrotnie z mniejszymi wymiarami. Poprzez symulację elektromagnetyczną HFSS analizowane jest zachowanie proponowanej anteny z charakterystyką promieniowania i maksymalnym wzmocnieniem, wspomina się także o wpływie materiału podłoża na częstotliwości robocze

Słowa kluczowe

EN

fractal geometry; microstrip antenna; multiband; millimeter wave; wideband frequencie

PL

geometria fraktalna; antena mikropaskowa; wielopasmowość; fale milimetrowe; częstotliwości szerokopasmowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 9
• Strony: 247--251
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Haouam Imane

• Department of electrical engineering, University Center Salhi Ahmed Naama, Algeria

autor

Beladgham Mohammed

• Department of electrical engineering, Tahri Mohammed University, Bechar, Algeria

autor

Bendijallali Ilyas Ridha

• Technologie department University center nour bachir, El Bayadh, Algeria

Bibliografia

• [1] D. H. Werner and S. Ganguly, "An overview of fractal antenna engineering research," in IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 45, no. 1, pp. 38-57, Feb. 2003.
• [2] J. Pourahmadazar, C. Ghobadi and J. Nourinia, "Novel Modified Pythagorean Tree Fractal Monopole Antennas for UWB Applications," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 10, pp. 484-487, 2011
• [3] H. Oraizi and S. Hedayati, “miniaturized UWB monopole microstrip antenna design by the combination of giusepe peano and sierpinski carpet fratals”, IEEE antennas and wireless propagation letters, vol 10, 2011 pp67-70
• [4] J.P. Gianvittorio, and Y. R Sami, “fractal antennas: a novel antenna miniaturization technique and applications, “ IEEE antennas and propagation magazine, vol 44, No1, Feb 2002.
• [5] C. milias, R.B. Andersen, P.I.Mazaridis, Z.D. Zaharis, B. Muhammad, J.T. Kristensen, A.Mihovska, D.D.Hermansen “Matematerials-inspired Antennas: A Review of the State of the Art and Future Design Challenges”, vol 9, IEEE Access,2021.
• [6] Choo, H. Antenna Design for Microwave and Millimeter Wave Applications: Latest Advances and Prospects. Appl. Sci. 2021, 11, 5556. https://doi.org/10.3390/app11125556
• [7] Y. K. Choukiker, S. K. Sharma, and S. K. Behera ,”Hybrid Fractal Shape Planar Monopole Antenna Covering Multiband Wireless Communications With MIMO Implementation for Handheld Mobile Devices”, Antenna and Propagation, IEEE Transaction, Vol. 62, No. 3; pp 1483-1488, 2014.
• [8] A. Singh and S. Singh, “A Novel CPW – Fed wideband printed monopole antenna with DGS”, International Journal of Electronics and Communications (AEU), Vol. 69, pp.299-306 , 2015, DOI: 10.1016/j.aeue.2014.09.016
• [9] Alibakhshi-Kenari M, Naser-Moghadasi M, Ali Sadeghzadeh R,Virdee BS and Limiti E (2016) Dual-band RFID tag antenna based on the Hilbert-curve fractal for HF and UHF applications. IET Circuits, Devices & Systems 10, 140–146. S. S. Haider, M. R. Wali, F. A. Tahir and M. U. Khan, "A fractal dual-band polarization diversity antenna for 5G applications," 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, San Diego, CA, USA, 2017, pp. 763-764, doi: 10.1109/APUSNCURSINRSM.2017.8072424
• [10] Abed, Amer & Singh, Mandeep & Islam, Mohammad. (2018). Compact Fractal Antenna Circularly Polarized Radiation for Wi Fi and WiMAX Communications. IET Microwaves Antennas & Propagation. Article. 10.1049/iet-map.2018.5213.
• [11] Bhatia, S.S, Sivia, J.S. On the Design of Fractal Antenna Array for Multiband Applications. J. Inst. Eng. India Ser. B 100, 471 476 (2019). https://doi.org/10.1007/s40031-019-00409-9
• [12] Wenpe Li, wei he, Zhongrong Lai and Siyu Liu. Study of a 28Ghz tree shaped fractal millimeter waves antenna. 2nd international conference on oil & gaz engineering and geological sciences, (2020) IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 558 052026
• [13] Harini, V., Sairam, M.V.S. & Madhu, R. Performance Analysis of an Extended Sierpinski Gasket Fractal Antenna for Millimeter-wave Femtocells Commun 119, Applications. Wireless 1437–1468 https://doi.org/10.1007/s11277-021-08289-3 Pers (2021).
• [14] Jacob du.P, Saurabh.S, “ millimeter wave antennas: configuartions and applications”, springer international publishing switzerland, signals and communication technology, ISBN 978-3-319-35067-7, DOI 10.1007/978-3-319-35068-4, 2016
• [15] W.Richards, Y.Lo, An improved theory and experiment on microstrip antennas. Antennas Propag. Soc. It Symp 17(1),1979
• [16] D. Sengupta, the transmission line model for rectangular patch antennas. Antennas and propag. Soc. Int. Symp. 21,158-161 (1983).
• [17] K. Carver, J.Mink, Mictrostrip antenna technology. IEEE Trans. Antennas propag. 29 (1), 2-24 (1981)
• [18] Sika.S, Seong Ro.L, Dong-Ypi.C, “a neww fractal based miniaturized dual band patch antenna for RF energy harvesting”, international journal of antenna and propagation, vol2014, http://dx.doi.org/10.1155/2014/805052.
• [19] Pozar.M.D, transmission line and wave guides, microwaves engineering,4th edn. John wiley and Spns Inc, Dedham, Massachussets, 1979
• [20] Balanis.A.C, antenna theory analysis and design, John wiley and Sons, New york, NY, USA, 3rd edition, 2005
• [22] Vijayalakshmi.C, Naveen.S.B.N, “design and analysis of fractal antenna for millimeter wave application”, internatinal journal of advance scientific research and engineering trends, vol6, june 2021

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).