Abstract




 
   

IJE TRANSACTIONS C: Aspects Vol. 30, No. 12 (December 2017) 1840-1847    Article in Press

PDF URL: http://www.ije.ir/Vol30/No12/C/4.pdf  
downloaded Downloaded: 43   viewed Viewed: 249

  DESIGN AND DEVELOPMENT OF HIGH GAIN, LOW PROFILE AND CIRCULARLY POLARIZED CAVITY-BACKED SLOT ANTENNAS USING HIGH-ORDER MODES OF SQUARE SHAPED SUBSTRTAE INTEGRATED WAVEGUIDE RESONATOR
 
A. Soltan and M. H. Neshati
 
( Received: June 26, 2017 – Accepted in Revised Form: September 08, 2017 )
 
 

Abstract    In In this paper, two low profile, single fed cavity backed slot antennas providing a circularly polarized (CP) wave are introduced. One of the antennas presents a right-handed CP (RHCP) wave, while the other one offers a left handed CP (LHCP) wave. The proposed antennas consist of a square shaped Substrtae Integrated Waveguide (SIW) cavity incorporatng two couples of radiating slots to radiate two field components with 90 phase difference far from the antennas. A single layer of printed circuit board (PCB) process is employed for both antennas to provide low cost, light weight and also to be compatible with planar circuits. An inset feed line is used to excite two orthogonal modes including TE120 and TE210 with suitable phase difference for generating CP wave. Antenna structures is numerically evaluated using High Frquency Structure Simulator (HFSS) and a prototype of RHCP antenna is fabricated and its radiation charateristics including reflection coefficient, gain, Axial Ratio (AR) and radiation patterns are reported.

 

Keywords    Cavity Backed Antenna, Slot Antenna, Circular Polarization, Substrate Integrated Waveguide (SIW).

 

چکیده    در این مقاله، دو آنتن روزنه ای تغذیه شده با حفره تشدید و تحریک با خط انتقال از یک نقطه برای تولید موج با قطبش دایروی معرفی می شوند. یکی از آنتن‌ها دارای قطبش دایروی چپ گرد و آنتن دیگر دارای قطبش دایروی چپ گرد است. آنتن های پیشنهادی از تشدید کننده مربعی با فناوری موجبر مجتمع شده در زیر لایه ساخته شده و همراه با دو جفت روزنه مستطیلی تشعشع کننده، دو مولفه راه دور میدان با اختلاف فاز 90 برای ایجاد قطبش دایروی ایجاد می‌کنند. آنتن ها با استفاده از فرآیند مدار چاپی و از یک زیرلایه دی‌الکتریک طراحی شده‌اند که هزینه ساخت آن‌ها کم، سبک و به‌سادگی با مدارهای صفحه‌ای سازگار است. با استفاده از خط تغذیه میکرواستریپ مُدهایTE120 و TE210 تشدید کننده مربعی با فاز مناسب تحریک شده و موجی با قطبش دایروی ایجاد می‌شود. ساختار آنتن با استفاده از نرم افزار HFSS شبیه سازی شده و برای یک نمونه ساخته شده، مشخصات تشعشعی آنتن شامل ضریب بازتاب، بهره، الگوی تشعشع و AR گزارش می‌شوند.

References   

1.      Caloz, C. and Itoh, T., "Electromagnetic metamaterials: Transmission line theory and microwave applications", John Wiley & Sons,  (2005).

2.      Targonski, S.D. and Pozar, D.M., "Design of wideband circularly polarized aperture-coupled microstrip antennas", IEEE Transactions on Antennas and Propagation,  Vol. 41, No. 2, (1993), 214-220.

3.      Iwasaki, H., "A circularly polarized small-size microstrip antenna with a cross slot", IEEE Transactions on Antennas and Propagation,  Vol. 44, No. 10, (1996), 1399-1401.

4.      Huang, C.-Y. and Wong, K.-L., "Coplanar waveguide-fed circularly polarized microstrip antenna", IEEE Transactions on Antennas and Propagation,  Vol. 48, No. 2, (2000), 328-329.

5.      Li, Q. and Shen, Z., "An inverted microstrip-fed cavity-backed slot antenna for circular polarization", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,  Vol. 1, No. 1, (2002), 190-192.

6.      Morishita, H., Hirasawa, K. and Fujimoto, K., "Analysis of a cavity-backed annular slot antenna with one point shorted", IEEE Transactions on Antennas and Propagation,  Vol. 39, No. 10, (1991), 1472-1478.

7.      Xu, F. and Wu, K., "Guided-wave and leakage characteristics of substrate integrated waveguide", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,  Vol. 53, No. 1, (2005), 66-73.

8.      Luo, G.Q., Hu, Z.F., Dong, L.X. and Sun, L.L., "Planar slot antenna backed by substrate integrated waveguide cavity", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,  Vol. 7, (2008), 236-239.

9.      Luo, G.Q., Hu, Z.F., Liang, Y., Yu, L.Y. and Sun, L.L., "Development of low profile cavity backed crossed slot antennas for planar integration", IEEE Transactions on Antennas and Propagation,  Vol. 57, No. 10, (2009), 2972-2979.

10.    Han, W., Yang, F., Ouyang, J. and Yang, P., "Low-cost wideband and high-gain slotted cavity antenna using high-order modes for millimeter-wave application", IEEE Transactions on Antennas and Propagation,  Vol. 63, No. 11, (2015), 4624-4631.

11.    Razavi, S.A. and Neshati, M.H., "Development of a low-profile circularly polarized cavity-backed antenna using hmsiw technique", IEEE Transactions on Antennas and Propagation,  Vol. 61, No. 3, (2013), 1041-1047.

12.             Sultan, A. and Neshati, M.H., "Development of circularly polarized cavity backed slot antennas using siw structure", in Advances in Computational Tools for Engineering Applications (ACTEA), 2016 3rd International Conference on, IEEE. (2016), 54-57.


Download PDF 



International Journal of Engineering
E-mail: office@ije.ir
Web Site: http://www.ije.ir