Analysis and Implementation of Metamaterial-Inspired Microstrip Antenna for Wireless Applications
Another Title
Анализ и использование микрополосковой антенны на основе метаматериала для беспроводной связи
Bibliographic entry
Analysis and Implementation of Metamaterial-Inspired Microstrip Antenna for Wireless Applications = Анализ и использование микрополосковой антенны на основе метаматериала для беспроводной связи / S. V. Pande, D. P. Patil, M. K. Sangole, S. Antonov // Наука и техника. – 2024. – № 5. – С. 370-379.
Abstract
In this paper, a novel metamaterial-inspired microstrip antenna for wireless applications is proposed. The proposed design consists of a radiating path on top and a uniformly distributed split ring-shaped metamaterial structure on the ground. The presented antenna of 50´38 mm with a thickness of 1.6 mm is printed on FR4 substrate and resonates at 1.80 GHz. The design was fabricated and the measured results were found to be in accordance with the simulations. The goal is accomplished by loading uniformly distributed split ring-shaped metamaterial structures on the ground plane of this antenna. The results of the experiments show that using the metamaterial structure on the ground plane improved gain from 4.34 to 7.3 dB, efficiency from 5.94 to 7.8 dB compared to the conventional patch antenna. This introduction in the ground plane exhibits return loss up to –38 dB and modified the gain and directivity to 7.3 and 7.8 dB respectively. The presented antenna has 45 MHz bandwidth. The presented design is proven by simulated surface current, S parameter, VSWR, radiation pattern. We have also investigated the effect of substrate permittivity, split width, and inter-element spacing in a split ring-shaped metamaterial structure on return loss. This directive antenna is designed for the applications of wireless local area networks and other Internet of things-based applications.
Abstract in another language
В данной статье предлагается новая микрополосковая антенна на основе метаматериалов, обеспечивающая беспроводную связь. Предлагаемая конструкция состоит из трассы распространения излученной волны, располагающейся сверху, и равномерно распределенной структуры метаматериала в форме расщепленного кольца, которая располагается на земле. Представленная антенна размером 50´38 мм, толщиной 1,6 мм напечатана на FR4-подложке и резонирует на частоте 1,80 ГГц. Антенна данной конструкции была изготовлена, а полученные результаты измерений соответствуют ранее смоделированным. Цель достигается за счет загрузки равномерно распределенных структур метаматериала в форме разрезных колец на заземленную плоскость этой антенны. Результаты экспериментов показывают, что использование конструкции из метаматериала на заземленной плоскости позволило улучшить усиление сигнала с 4,34 до 7,3 дБ, эффективность с 5,94 до 7,8 дБ по сравнению с обычной патч-антенной. Предложенное нововведение в экран антенны позволяет свести обратные потери до –38 дБ, а также улучшить значения коэффициента усиления антенны и коэффициента ее направленности до 7,8 и 7,8 дБ соответственно. Представленная антенна имеет полосу пропускания 45 МГц. Предлагаемая конструкция апробирована с помощью смоделированного поверхностного тока, параметра S, VSWR (коэффициент стоячей волны напряжения), диаграммы направленности антенны. Авторы также исследовали влияние диэлектрической проницаемости подложки, ширины разделения и межэлементного расстояния в структуре метаматериала в форме расщепленного кольца на обратные потери. Предлагаемая направленная антенна предназначена для приложений беспроводных локальных сетей, а также других приложений в Интернете.
View/
Collections
- № 5[9]