Design of Compact UWB Slotted Hexagonal Monopole Antenna with 3.5/5.5 GHz Dual Band Rejection

Abstract

У статті описана конструкція компактної несиметричної антени надширокосмугового (UWB) діапазону з двома смуговими режекторними характеристиками. Ефект режекторних смуг надзвичайно важливий для будь-якої UWB системи, щоб уникнути перешкод існуючим вузькосмуговим додаткам, таким як WiMAX та WLAN. У запропонованій конструкції розглядався випромінюючий елемент шестикутної форми. Дві неоднакові U-подібні щілини на випромінювальному патчі були реалізовані для досягнення характеристик подвійного режекторного фільтра. Перевернута U-подібна щілина витравлювалася на гексагональному патчі для досягнення режекторних характеристик для смуги WiMAX (3,2-3,8 ГГц). Ще одна щілина, що має U-подібну форму, також була вигравірувана на патчі, щоб досягти режекторних характеристик для смуги WLAN (5,1-5,8 ГГц). Запропонована антена має загальний розмір 38×56 мм2. Arlon AD300, який має діелектричну проникність εr = 3, був обраний як матеріал підкладки. Товщина підкладки h = 1,524 мм. Програмне забезпечення для повнохвильового електромагнітного моделювання Ansys HFSS було використано для аналізу радіаційних характеристик конструкції. Запропонована антена успішно охоплює виділений частотний UWB спектр, працюючи в смузі частот від 2,6 ГГц до 11,4 ГГц (VSWR < 2), що відповідає смузі пропускання 120 %. Спроектована антена демонструє гарні коефіцієнти підсилення та двонаправлені діаграми спрямованості.

A design of compact ultra-wideband (UWB) monopole antenna with dual band-notched characteristics has been reported in this article. The band-notch effect is extremely important for any UWB system to avoid interference with existing narrowband applications such as WiMAX and WLAN. A hexagonal-shaped radiating element has been considered in this design. Two unequal U-shaped slots on the radiating patch have been implemented to achieve dual band-notched filter characteristics. An inverted U-shaped slot has been etched out on the hexagonal patch to achieve band-notch attributes for WiMAX (3.2-3.8 GHz) band. Another slot of having a U-shape has also been engraved on the patch to attain a notched band for WLAN (5.1-5.8 GHz) band. The proposed antenna having a total dimension of 38× 56 mm2. Arlon AD300 has been chosen as the substrate which has dielectric permittivity εr = 3. The height of the substrate is h = 1.524 mm. Full-wave electromagnetic simulation software Ansys HFSS has been used to analyze the radiation characteristics of the structure. The proposed antenna successfully covers the FCC allocated UWB frequency spectrum by operating over the frequency band between 2.6 GHz to 11.4 GHz (VSWR < 2) which depicts the bandwidth of 120 %. The designed antenna exhibits good gain and bidirectional radiation patterns.