تقليل الاقتران المتبادل لمصفوفة هوائيات شريطية اسطوانية ذات المشع الدائري باستخدام تقنية فجوة الطاقة الكهرومغناطيسية
DOI:
https://doi.org/10.21123/bsj.2023.7050الكلمات المفتاحية:
هوائيات المصفوفة، الهوائيات الشريطية المنحنية، تركيب الفجوة الكهرومغناطيسية، طريقة الفروق المحددة في مجال الزمن، الاقتران المتبادلالملخص
قدم العمل الحالي دراسة نظرية لدراسة وتصميم الهوائيات الشريطية التي تعرف على انها الهوائيات التي من الممكن تثبيتها على الاجسام المنحنية وبأشكال مختلفة. تستخدم هذه الهوائيات في القطارات عالية السرعة , الطائرات , انظمة الملاحة وفي انظمة الاتصالات فضلا عن الاجهزة التي من الممكن ان ترتدى كملبس. بالمقارنة مع الهوائيات المستوية, يمتاز هذا النوع من الهوائيات بتغطية واسعة للإشعاع وبمساحة مقطع راداري قليلة مما يجعلها اكثر ملائمة في ما يسمىRadome , لكن العيب الرئيسي لها هي عرض الحزمة الضيق. استخدمت طريقة الفروق المحددة في مجال الزمن لكونها مفيدة للغاية في تصميم ومحاكاة التراكيب الهندسية المعقدة حيث توفر حلا مباشرا لمعادلات ماكسويل المعتمدة على الزمن . صممت مصفوفة 1 X 2 بالشكل العمودي من الهوائيات الشريطية الاسطوانية ذات المشع الدائري وتمت عملية محاكاة مصفوفة الهوائيات هذه باستخدام طريقة الفروق المحددة في مجال الزمن والمعروفة بالرموز FDTD. تمكنا من الحصول على هوائيات تمتاز بربح اتجاهية عالي بتصميمنا هذا الشكل من المصفوفات. العمل الحالي تضمن دراسة ما يعرف بالاقتران المتبادل بين عناصر المصفوفة بالإضافة الى دراسة تأثير المسافة الفاصلة بين تلك العناصر على خواص الهوائي. تم تغذية المشع الدائري باستخدام طريقة التغذية المحورية وذلك لعدة اسباب منها, كون هذه التقنية تقلل من الاشعاع الزائف الناتج عن تيار المغذي, اضافة الى سهولة تصميمها ومحاكاتها بشكل نظري وتصنيعها عمليا. لاحظنا ان قيم معاملات الاقتران ستتناقص عند زيادة المسافة بين عناصر المصفوفة. شملت الدراسة ايضا حساب العديد من معاملات الهوائي الشريطي الاسطواني ذو المشع الدائري والذي يعمل بتردد رنيني مقداره 3.5 كيكا هرتز وبنمط انتشار من نوع , من هذه المعاملات, عامل الفقد وممانعة الدخل وعرض الحزمة بالإضافة الى دراسة معاملات المصفوفة كمعامل الاقتران المتبادل ومقدار ربح الاتجاهية ولقيم مختلفة للمسافة الفاصلة بين مركزي المشعين الدائريين, حيث تقاس هنا المسافة بدلالة الطول الموجي (λ) والذي يتوافق مع تردد الرنين الذي يعمل به الهوائي. علاوة على ذلك, تم استخدام تركيب فجوة الطاقة الكهرومغناطيسية EBG كتقنية تعمل من اجل تقليل قيم كمية الاقتران المتبادل الناتج عن الموجات السطحية بهدف تحسين عمل واداء الهوائي قيد الدراسة في مصفوفة من الممكن ان تكون اصغر حجما. تم تصميم ثلاثة مثلثات متطابقة ومتساوية الاضلاع لتكون شكل فجوة الطاقة الكهرومغناطيسية المقترح والذي يقع في المسافة الداخلية بين عناصر المصفوفة. ان قيمة معامل الاقتران المتبادل قلت الى سالب 69 ديسيبل عندما كانت المسافة بين مركزي المشعين 102.84 ملم. النسبة المئوية لعرض الحزمة ازداد الى 34.3% وكذلك فأن الاتجاهية قد تحسنت. تمت المحاكاة باستخدام لغة البرمجة الماتلاب.
Received 15/2/2022, Accepted 7/8/2022, Published Online First 20/1/2023
المراجع
Wa’il A, Shaaban RM,Ahmed ZA .Designing a Microstrip Patch Antenna in Part of Ultra-Wideband Applications. Baghdad Sci J. 2020; 17(4): 1216. https://doi.org/10.21123/bsj.2020.17.4.1216
Naik M N. Design of compact annular ring microstrip antenna for multiband communication system. JNCET.2017; 7(8): 24-28.
Josefsson L,Persson P.Conformal Array Antenna Theory and Design. Canada: Wiley-IEEE Press; 2006, 512 p.
Hati K, Sabbar N, El Hajjaji A, Asselman H.A novel multiband patch antenna array for satellite applications. Procedia Eng. 2017; 181: 496-502.
Ijaz B, Sanyal A, Mendoza-RadalA, Roy S, Ullah I, Reich M, et al. Gain limits of phase compensated conformal antenna arrays on non-conducting spherical surfaces using the projection method. In: IEEE Int. Conf. Wirel. Extreme Environ. conf. dig. (WiSEE); 2013: 1-6.
Zhu S, Langley R. Dual-band wearable textile antenna on an EBG substrate. IEEE Trans. Antennas Propag. 2009; 57(4): 926-935.
Galli H S, Ahmed Z A, Abood A H. Mutual Coupling Reduction in Microstrip antenna array Using ebg. J Basrah Res Sci. 2018;44(1): 122-132.
Areebi N A, Ahmed Z A, Aubais M M. New Design of Cylindrical Rectangular Microstrip Antenna (CRMA) By Using The Slots Technique. J Kufa phys..2020; 12(1): 1-8.
Guo Z, Tian H, Wang X, Luo Q, Ji Y.Bandwidth enhancement of monopole UWB antenna with new slots and EBG structures. IEEE antenn wirel pr. 2013; 12: 1550-1553.
Azita L Y, Hafizi H, NorsuzilaY, Nur H M H. Performance Analysis of Propagation in VHF Military Tactical Communication System. Baghdad Sci J. 2021; 18(4): 1378-1386. https://doi.org/10.21123/bsj.2021.18.4(Suppl.).1378
Kohar S, SinghS,De A .Design of Low Profile Cylindrical Conformed Microstrip Patch Antenna for Wideband Operation. IETE J Res. 2021 Jul; 29: 1-10.
Godara LC. Handbook of Antennas in Wireless Communications. USA: 1st Ed. CRC press; 2002, 936 p.
Al-Hillo M M, Nabeel A A. Bandwidth Enhancement of Hexagonal Patch Microstrip Antenna with Several Approaches. J. Basrah Res Sci. 2017; 35: 1-11.
Bérenger JP . Perfectly matched layer (PML) for computational electromagnetics. Synth Lect Comput Electromagn. 2007; 2(1):1-117. https://www.ate.uni-due.de/data/coft1/JOCP_1994_Berenger.pdf
Taflove A, HagnessSC,Piket-May M.Computational electromagnetics: the finite-difference time-domain method. The Electrical Engineering Handbook. 2005; 3: 629-670. https://doi.org/10.1016/B978-012170960-0/50046-3
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2022 مجلة بغداد للعلوم
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
كيفية الاقتباس
