Optimized Electromagnetic Gap Coupled Arrays of E-shaped Microstrip Patch Antenna with Air Gap for Wireless Communication

Abstract

У даній статті представлено оптимізовану конструкцію мікросмужкової антени для бездротового зв’язку в S-діапазоні. Вона включає порівняльний аналіз різних конфігурацій повітряного зазору, щоб зрозуміти їхній вплив на діелектричні властивості та характеристики антени. Результати досліджень показують, що в межах зазначеного частотного діапазону антена має потенціал для використання в компактних, високопродуктивних додатках. Базуючись на методі моментів, запропонована конструкція використовує програму IE3D для створення масиву E-подібних патчів із пов’язаним розривом із повітряним зазором на скляній епоксидній підкладці FR-4. Проведене порівняння діелектричних характеристик різних ефективних діелектричних сталих, досягнутих шляхом зміни повітряних проміжків. Антена працює надзвичайно ефективно із смугою пропускання 39,57% (2,281 ГГц – 3,378 ГГц) і піковим посиленням 12,91 дБі на 2,36 ГГц. Відповідно до дослідження, у якому порівнювали кілька конфігурацій повітряного зазору, антена має великий потенціал для високопродуктивних невеликих застосувань у діапазоні частот S-діапазону. Результати показують, наскільки важливо максимізувати повітряний зазор, щоб отримати найкращу продуктивність бездротового зв’язку та радіолокаційної системи.

This paper presents an optimized microstrip antenna design for wireless communication in the S-band. It includes a comparative examination of different air gap configurations to understand their influence on dielectric properties and antenna performance. The study shows that, within the specified frequency range, the antenna has the potential to be used in compact, high-performance applications. Based on the Method of Moments, the suggested design uses the IE3D program to generate a Gap Coupled Array of E-Shaped Patches with air gap on a glass epoxy FR-4 substrate. By contrasting the dielectric characteristics of various effective dielectric constants attained through altering air gaps, the study seeks to advance understanding. The antenna performs exceptionally well, with an astounding 39.57% (2.281 GHz – 3.378GHz) bandwidth and a peak gain of 12.91 dBi at 2.36 GHz. According to a study comparing several air gap configurations, the antenna has a lot of potential for high-performance, small-scale applications in the S-band frequency range. The results show how important it is to maximize the air gap to have the greatest wireless communication and radar system performance.