Design of Dual-Polarized Compact Quad Band Metamaterial Antenna

Abstract

Нову компактну чотиридіапазонну антену з подвійною поляризацією розроблено та реалізовано з використанням метаматеріалів. Запропонована антена сконструйована з узгодженою мікросмуговою лінією з фазовим зсувом і обертовою мікросмуговою патч-антеною, вбудованою в роз'ємний кільцевий резонатор (SRR). Антена працює в чотирьох окремих діапазонах з шириною смуг пропускання 500 МГц (1.13-1.63 ГГц), 640 МГц (2.05-2.69 ГГц), 470 МГц (4.86-5.33 ГГц) і 950 МГц (7.1-8.05 ГГц). За допомогою узгодженого живлення з фазовим зсувом λ/4 реалізується кругова поляризація, яка перевіряється за допомогою експериментальної установки. Нарешті, як лінійна, так і кругова поляризації мають місце для кожної смуги і спостерігаються за допомогою коефіцієнту еліптичності (AR). Властивості метаматеріалів вилучаються за допомогою періодичних граничних умов. Прототип конструкції виготовлений та випробуваний з використанням VNA та звуконепроникної камери. Було помічено, що коефіцієнт підсилення та діаграма спрямованості ідеально узгоджуються для змодельованого та виміряного прототипів, що робить запропоновану антену придатним кандидатом для бездротових додатків.

A compact novel quad-band compact antenna with dual polarization characteristics is designed and implemented using metamaterial. The proposed antenna is designed with matched phase shifted microstrip line and fed rotated microstrip patch antenna embedded with split ring resonator (SRR). The antenna operates at four separate impedance bandwidth of 500 MHz (1.13-1.63 GHz), 640 MHz (2.05- 2.69 GHz), 470 MHz (4.86-5.33 GHz) and 950 MHz (7.1-8.05 GHz). With the use of λ/4 phase-shifted matched feed, the circular polarization is realized and verified with experimental setup. Finally, both the linear and circular polarization is obtained for each band and is observed using Axial Ratio (AR). The metamaterial properties are extracted using periodic boundary conditions. The prototype of design has also been fabricated and tested using VNA and Anechoic Chamber. It was observed that gain and radiation pattern was perfectly matched for simulated and measured prototype, this makes proposed antenna a suitable candidate for wireless application.