بهینه‌سازی آنتن مارپیچی چهاربازویی چاپیِ (PQHA) کوچک برای کاربردهای BGAN و GPS

نویسنده

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه تبریز

چکیده

در این مقاله به طراحی عنصر سازنده یک آرایه آنتن 2×2 برای چرخش پرتو در سامانه‌هایGPS و BGAN پرداخته شده است. عنصر مورد بررسی یک آنتن مارپیچ چهاربازویی چاپی (PQHA) است که در مد محوری کار می‌کند و برای تغذیه از یک شبکه یکپارچه با چرخش فاز ترتیبی °0، °90، °180 و °270 برای دستیابی به قطبش دایروی راستگرد (RHCP) بهره می‌برد. آنتن مشخصات تشعشعی RHCP با خلوص بالا را تا محدودة زاویه‌ای °60± =θ حفظ می‌کند و باند فرکانسی وسیعِ ارسال و دریافت اطلاعات سامانه BGAN و GPS از MHz1525 تا MHz1660 را پوشش می‌دهد. در این باند، افت بازگشتی آنتن بهتر از dB 11 و نسبت محوری کمتر از dB 1.9 است. آنتن پیشنهادی قابل‌حمل با پهنای باند نسبتاً وسیع و پوشش تشعشعی نیم‌کروی با قطبش دایروی راستگرد است که آن را برای ارتباطات BGAN و GPS مناسب می‌سازد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimization of a Miniaturized Printed Quadrifilar Helical Antenna for BGAN/GPS Applications

نویسنده [English]

  • R. Kazemi
Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

This paper presents the design of an element of a steerable 2×2 array antenna for GPS and BGAN applications. The element is a printed quadrifilar helical antenna which an integrated sequential phase shift rotation feed employed to enhance the circular polarization (CP) characteristics of the antenna. The integrated feed network is designed to provide a balanced RF signal to the four helical arms with a 90ᵒ sequential phase difference between them. The antenna maintains a low cross polarization up to ±60ᵒ, over transmit and receive frequency coverage from 1525 MHz to 1660 MHz, a return loss better than 11 dB with RHCP performance, and an axial ratio below 1.9 dB. The proposed antenna has a compact size, low cost and light-weight, with a relatively wide bandwidth, and almost-hemispherical radiation pattern with excellent right hand CP radiation that is suitable for L1-band GPS and BGAN satellite communications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • printed quadrifilar helical antenna (PQHA)
  • integrated feed network
  • GPS
  • BGAN
  • right-hand circular polarization (RHCP)

مراجع

[1] D. Morse and K. Griep, “Next generation FANS over Inmarsat broadband global area network (BGAN),” The 23rd DASC Conf., Salt Lake City, UT, USA, Oct. 2004.
[2] K. Sandhoo, D. Turner, and M. Shaw, “Modernization of the global positioning system,” The 13th Int. Tech. Meeting of the Satellite Division, pp. 2175-2183, Salt Lake City, UT, USA, Sept. 2000.
[3] M. Amin, S. Ahmed, V. Fusco, H. Cantu, and T. Ratnarajah, “The effect of spatial axial ratio variation on QPSK modulation encoded using orthogonal circularly polarized signals,” European Conf. on Wireless Technologies, pp. 62-65, Munich, Germany, Oct. 2007.
[4] S. O'Kane and V. Fusco, “Circularly polarized curl antenna lens with tilt properties,” IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 57, no. 12, pp. 3984-3987, 2009.
[5] W. Richards and Y. Lo, “Design and theory of circularly polarized microstrip antennas,” Int. Symp. Ant. Propag. Soc., vol. 17, pp. 117-120, Seattle, WA, USA, 1979.
[6] K. L. Chung and A.S. Mohan, “A systematic design method to obtain broadband characteristics for singly-fed electromagnetically coupled patch antennas for circular polarization”, IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 51, no. 12, pp. 3239-3248, 2003.
[7] N. Karmakar and M. Bialkowski, “Circularly polarized aperture-coupled circular microstrip patch antennas for L-band applications,” IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 47, no. 5, pp. 933-940, 1999.
[8] علی‌اکبر دسترنج، «آنتن حلزونی ارشمیدسی چهاربازویی در باند فرکانسی 2 تا 4 گیگاهرتز برای سیستم‌های ردگیری مونوپالس اهداف هوایی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47، شماره 3، صفحات 1025-1033، 1396.
[9] H. Liu, Y. Liu, and S. Gong, “Broadband microstrip-CPW fed circularly polarised slot antenna with inverted configuration for L-band applications,” IET Microwaves, Ant. Propag., vol. 11, no. 6, pp. 880-885, 2017.
[10] ایمان مجیدی، حسین همتی و سیدحسن صدیقی، «طراحی آنتن چهارتایی شکافی فشرده با قطبش دایروی برای به کارگیری در گیرنده GPS»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46، شماره 4، صفحات 299-306، 1395.
[11] A. Takacs, H. Aubert, D. Belot, and H. Diez, “Miniaturization of compact quadrifilar helix antennas for telemetry, tracking and command applications,” PIER C, vol. 60, pp. 125-136, 2016.
[12] M. Caillet, M. Clenet, A. Sharaiha, and Y. M. M. Antar, “A broadband folded printed quadrifilar helical antenna employing a novel compact planar feeding circuit,” IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 58, no. 7, pp. 2203-2208, Jul. 2010.
[13] B. Slade, “The basics of quadrifilar helix antennas,” Orban Microwave Inc., Orlando, FL, USA, 2015.
[14] Y. Letestu and A. Sharaiha, “Broadband folded printed quadrifilar helical antenna,” IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 54, no. 5, pp.1600-1604, May 2006.
[15] P. Xu, Z. Yan, X. Yang, T. Zhang, and G. Yuan, “Miniature folded printed quadrifilar helical antenna with integrated compact feeding network,” PIER lett., vol. 45, pp. 13-18, 2014.
[16] Q. Chu, W. Lin, W-X. Lin, and Z-K. Pan, “Assembled dual-band broadband quadrifilar helix antennas with compact power divider networks for GNSS application,” IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 61, no. 2, pp. 516-523, 2013.
[17] G. Byun, H. Choo, and S. Kim, “Design of a dual-band quadrifilar helix antenna using stepped-width arms,” IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 63, no. 4, pp. 1858-1862, 2015.
[18] Y. Yang, J. Guo, B. Sun,  and Y. Huang, “Dual-band slot helix antenna for global positioning satellite applications,” IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 64, no. 12, pp. 5146-5152, 2016.
[19] E. A. Etellisi, M. A. Mansouri, and D.S. Filipovic, “Wideband monostatic simultaneous transmit and receive (STAR) antenna,” IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 64, no. 1, pp. 6-15, 2016.
[20] J. Rabemanantsoa and A. Sharaiha, “Size reduced multi-band printed quadrifilar helical antenna,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 59, no. 9, pp. 3138-3143, 2011.
[21] R. Kazemi, “A small printed quadrifilar helical antenna for BGAN/GPS applications,” J. Elec. Comp. Innov., vol. 5, no. 1, pp. 7-11, 2017.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار