Ultra geniş bant uygulamaları için tasarlanmış bir düzlemsel eliptik tek kutuplu anten

Abstract

Bu makalede 1-10 GHz ultra geniş bantta ışıma yapabilen bir düzlemsel eliptik tek kutuplu anten tasarlanmıştır. Yapısal olarak düzlemsel tek kutuplu antenler mikro şerit antenlerin kalınlığının arttırılarak toprak düzleminin ortadan kaldırılması ile elde edilir. Mikro şerit antenlerin kalınlığının artması ile tüm rezonans frekanslarında oluşan dalga kiplerinin frekans bandı da artmış olur. Böylece ultra geniş bantlı ışıma meydana gelir. Bununla birlikte tek kutuplu antenler, tüm bant boyunca her yönde aynı ışıma özelliği göstermezler. Genelde arzu edilen, tüm bant boyunca tek yönlü doğrusal polarizasyonda ve dik yönde yüksek kazanç verecek bir ışıma karakteristiğidir. Bu makalede bu özelliği sağlamak için farklı boyutta iki eliptik tek kutuplu anten, yansıtıcı bir toprak düzlemi üzerine yerleştirilmiştir. Bu tasarlanan anten bütün bant boyunca tek yönlü doğrusal polarizasyon ile dik yönde 1-10 GHz frekanslarında sırasıyla 4.38-3.22 dB kazanç sağlamaktadır. Elde edilen bu değerler literatürdeki diğer eliptik tek kutuplu antenlerle karşılaştırılmış ve tasarımın bant boyunca aynı ışıma karakteristiği ile 3.22 dB’nin üzerinde kazanç sağladığı gösterilmiştir. Önerilen bu anten, 2.4-5 GHz geniş bant WLAN sistemleri ve anten ölçümleri gibi ultra geniş bant uygulamalarında kullanılmaya uygundur.

In this article, a planar elliptical monopole antenna is designed that can radiate in 1-10 GHz ultra-wide band. Structurally, planar monopole antennas are obtained by increasing the thickness of microstrip antennas and eliminating the ground plane. As the thickness of microstrip antennas increases, the bandwidth of the wave modes formed at all resonant frequencies also increases. Thus, ultra-wide-band radiation occurs. However, monopole antennas do not show uniform radiation characteristics throughout the entire band. It is generally desirable to have radiation characteristics that give high gain in broadside direction with linear polarization throughout the entire band. In this article, two different sizes of elliptical monopole antennas with a reflective ground plane are used to provide this feature. This antenna provides a gain of 4.38-3.22 dB at 1-10 GHz frequencies in the broadside direction with linear polarization throughout the entire band. These obtained values are compared with other elliptical monopole antennas in the literature and it is shown that the design provides a gain of over 3.22 dB with the same radiation characteristics throughout the band. The proposed antenna is suitable for use in ultra-wideband applications such as 2.4-5 GHz broadband WLAN systems and antenna measurements.