Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
16 results
Search Results
Item Performance Enhancement of Microstrip Circular Ring Dual-Band Patch Antenna with Minimum Reflection for Effective Wireless Communication Applications(Sumy State University, 2025) Kalli, S.; Srinivas, Y.; Aouthu, S.; Reddy, V.S.; Chapa, B.P.; Valathuru, M.; Prasad, N.У цій статті запропоновано компактну дводіапазонну круглу кільцеву патч-антену, призначену для бездротового зв'язку. Цей новий метод покращує показники продуктивності шляхом включення прямокутного слота в патч, що дозволяє працювати в двох різних діапазонах частот. Додавання слота значно збільшує втрати на відбиття антени, що є важливим для ефективного бездротового зв'язку. Оптимальні розміри запропонованої антени становлять 15 15 2,07 мм3. Підкладка FR-4, що використовується в запропонованій конструкції, є економічно ефективним, доступним, надійним та корисним в надзвичайних ситуаціях варіантом. Запропонована конструкція антени досягає чудових характеристик, незважаючи на свій невеликий розмір, ефективно працюючи як на частотах 6,9 ГГц, так і на 12,2 ГГц. Запропонована структура пропонує смугу пропускання 0,5 ГГц (6,7-7,2 ГГц) на частоті 6,9 ГГц та 0,6 ГГц (11,9-12,5 ГГц) на частоті 12,2 ГГц, а також покращені втрати на відбиття – 41 дБ та – 42 дБ, КСХН 1,02 та 1,01 на резонансі. Ці характеристики покращують узгодження імпедансу на відповідних частотах. Модельована ефективність випромінювання становить 80 % та 89 % відповідно. Крім того, піковий коефіцієнт посилення заданої антени становить 9,9 та 9,92 дБ в потрібних діапазонах частот. Ця конструкція ідеально підходить для бездротового зв'язку, оскільки вона проста, компактна та зручна для перенесення. Вона також дозволяє безперебійну роботу у двох окремих діапазонах частот з мінімальними відбиттями.Item A Circular CPW Fed Patch Antenna with an L-Shape and Two Semi-Circular Shaped Slots for L, Ku and K-Bands(Sumy State University, 2025) Kalli, S.; Palla, R.; Suryanarayana, S.; Valathuru, M.; Prasad, N.; Reddy, V.S.; Das, S.Запропонована кругла патч-антена була розроблена за допомогою CST studio, числовий розрахунок, виконаний на основі підходу FDTD. Антена містить три шари, такі як мідний матеріал, який використовується як заземлювальний шар, підкладка FR-4 використовується як матеріал підкладки, і, нарешті, мідь використовується як патч-шар, а загальний розмір антени становить 21 × 21 мм2. Запропонована тридіапазонна антена працює в трьох різних частотних діапазонах, таких як 1-2,1 ГГц (L-діапазон), 13 – 13,4 (Ku-діапазон) та 22,6 – 24,2 (5G мм-хвиля). Конструкція має L-подібну форму та два напівкруглі пази на поліімідній підкладці для L-, Ku та K-діапазонів. Піковий коефіцієнт підсилення становить 8,6 дБі на частоті 1,8 ГГц, 7,2 дБі на частоті 13,2 ГГц та 9,4 дБі на частоті 23,3 ГГц, отримані коефіцієнти випромінювання становлять 84 %, 76 % та 92 % на частотах 1,8 ГГц, 13,2 ГГц та 23,3 ГГц відповідно. Запропонована антена має різні переваги, включаючи три діапазони, високий коефіцієнт підсилення та високу ефективність випромінювання. Це робить її привабливим варіантом для пристроїв, що працюють у діапазонах менше 6 ГГц, Ku-діапазоні та міліметровому діапазоні. Розподіл полів E та H перевірено, щоб показати продуктивність запропонованої антени. Крім того, для перевірки продуктивності запропонованої антени також проведено параметричний аналіз.Item A Triple Band Square Shape Multi-slot Defective Ground Structure Patch Antenna for C-, X-, and Ku-band Applications(Sumy State University, 2025) Kalli, S.; Aouthu, S.; Srinivas, Y.; Reddy, V.S.; Palla, R.; Valathuru, M.; Prasad, N.У цій статті пропонується багатощілинна мікросмужкова патч-антена зі структурою дефектної землі квадратної форми для різних застосувань з літерними діапазонами. Запропонована структура була розроблена з використанням поліімідного діелектричного матеріалу товщиною 2 мм, який має діелектричну проникність 3,5. Загальний розмір антени становить 20 × 20 × 2,07 мм3. Запропонована антена забезпечує роботу в трьох діапазонах, зберігаючи при цьому компактний розмір випромінювача. Розроблений випромінювач має можливість працювати в трьох окремих частотних діапазонах: від 4,2 до 5 ГГц, від 9,3 до 9,9 ГГц та від 12,7 до 13,4 ГГц, з трьома окремими резонансними частотами 4,6, 9,6 та 13,1 ГГц відповідно. При резонансі досягається піковий коефіцієнт посилення 8,2, 6,8 та 7,4 дБі, а також ефективність випромінювання 91, 83 та 89 %. Було проведено комплексний параметричний аналіз з використанням симулятора CST для покращення продуктивності в робочому діапазоні частот щодо коефіцієнта відбиття (S11). Крім того, ми досліджуємо вплив різних провідних матеріалів (алюміній, золото, залізо та мідь) та діелектричних матеріалів (FR-4, Topas, кварц з втратами та поліімід) на характеристику запропонованої антени. Представлено методологію проектування антени, а також аналіз розподілу поля та струму. Запропонована тридіапазонна патч-антена з дефектною заземлювальною структурою може бути використана для застосувань у C-, X- та Ku-діапазонах.Item Design and Simulation of Microstrip Patch Antenna for InterAircraft Communication in UHF, L-band and S-band(Sumy State University, 2025) Mamta, K.; Kumar, S.; Raj, S.; Singh, R.K.Ця стаття присвячена дизайну та розробці нової мікросмужкової патч-антени (MPA) у надвисокій частоті (UHF) (0-1 ГГц) і L-діапазоні (1-2 ГГц) для системи запобігання зіткненням літаків (TCAS/ ACAS) з розширенням до S-діапазону (2-4 ГГц) для метеорологічних радарів, радарів надводних кораблів і деяких супутників зв’язку. Антена створена в програмному забезпеченні Matlab, щоб задовольнити поточні вимоги системи запобігання зіткненням літака, а також подолати будь-які обмеження, пов’язані з попередніми підходами. Він використовував підкладку FR4 з діелектричною проникністю 4,4, товщиною 4 мм і тангенсом втрат 0,002. Результати моделювання дозволили зрозуміти характеристики антени та інші аспекти. Середні зворотні втрати (S11) становлять – 11 дБ, з коефіцієнтом стоячої хвилі напруги (КСВН) близько одиниці. Антена досягла посилення 4,03 дБі. Ця антена ідеально підходить для додатків TCAS/ACAS завдяки чудовому коефіцієнту відбиття, КСВ, узгодженню імпедансу 50 Ом, спрямованій діаграмі спрямованості та високому посиленню на робочих частотах. Запропонована антена призначена для виконItem Capturing of Radio Frequency Energy with a Compact Ultra-wideband Patch Antenna(Sumy State University, 2025) Ahmed, Md.F.; Kabir, M.H.У цій статті представлено новий дизайн прямокутної патч-антени, спеціально призначеної для застосування у збиранні радіочастотної (RF) енергії. Конструкція використовує гібридну стратегію (HS), що поєднує прорізаний патч та часткову заземлюючу площину зі структурою дефектного заземлення (DGS). Це інтегрування допомагає оптимізувати погодження імпедансу, мінімізувати коефіцієнт зворотних втрат і покращити загальну продуктивність антени. Антена виготовлена на підкладці FR4 розміром 30 мм x 20 мм, а її компактний патч має розміри 18 мм x мм. Використана підкладка FR4 характеризується тангенсом втрат 0,02, товщиною 0,8 мм і діелектричною проникністю 4,4. Живлення антени здійснюється через мікросмужкову лінію з хвильовим опором 50 Ом. Антена працює на частоті 3,5 ГГц, що входить до надширокосмугового (UWB) діапазону 3,1 – 10,6 ГГц. Проектування та оптимізація антени виконані за допомогою програмного забезпечення HFSS v.15. Результати моделювання демонструють відмінні характеристики антени. Вона забезпечує чудове погодження імпедансу, із зворотними втратами – 29,43 дБ. Антена також має широку смугу пропускання 19,54 ГГц, що робить її придатною для роботи з різними джерелами радіочастотної енергії. Крім того, ефективність передачі потужності є високою, із коефіцієнтом стоячої хвилі (VSWR) 1,0699. Антена ефективно захоплює енергію, забезпечуючи піковий коефіцієнт підсилення 8,7 дБ та фокусовану спрямованість випромінювання, з директівністю 10,21 дБ. Вона ефективно перетворює радіочастотну енергію в електричну, досягаючи коефіцієнта корисної дії (ККД) 96,14%. Компактні розміри антени, а також її виняткові характеристики роблять її придатною для широкого спектру застосувань у бездротовому збиранні енергії.Item Radio Frequency Energy Harvesting Receiving Antenna for sub-6 GHz Bluetooth and Wi-Fi Application Bands of 5G Technology(Sumy State University, 2024) Mamta, K.; Singh, R.K.Збір радіочастотної (РЧ) енергії знаходить застосування в бездротових датчиках, радіочастотних кодах, розумних комутаторах, додатках пристроїв Інтернету речей тощо. На відміну від батарей, збір радіочастотної енергії відкритий для електромагнітних хвиль, що надходять від різних джерел, і немає обмежень щодо розмірів і тривалість застосування. Збирач радіочастотної енергії вловлює електромагнітну енергію від джерела, якому він піддається, і перетворює цю енергію на корисну напругу постійного струму. У цій статті ми пропонуємо основний блок РЧ-харвестера, мікросмужкову антену. Мікросмугова патч-антена має низку таких якостей, як невеликий розмір, низька ціна, простий дизайн, менша вага, легке виготовлення та багато іншого. Запропонована мікрополоскова антена для збору радіочастотної енергії розроблена з використанням підкладки FR4 з діелектричною проникністю 4,4 і тангенсом втрат 0,009. Субстрат знаходиться між землею та мідною металевою латкою. Обрана цільова робоча частота становить 2,4 ГГц і 5 ГГц, які знаходяться в діапазоні Wi-Fi. Використовується мікросмужкова лінія шириною 1,1 мм для узгодження навантаження з опором 50 Ом. Антена має вбудоване живлення. Розробка та моделювання виконуються за допомогою програмного забезпечення High-Frequency Structure Simulator (HFSS), а розміри антени визначаються стандартними рівняннями антени. Результати моделювання досягли посилення 7 дБ на 2,4 ГГц з низькими зворотними втратами (параметр S11). Зворотні втрати становлять близько – 13 дБ. Коефіцієнт посилення РЧ-харвестера при роботі на частоті 5 ГГц становить 6 дБі з неймовірно низькими зворотними втратами – 28 дБ. Завдяки наданим результатам і стабільній всеспрямованій діаграмі спрямованості запропонована конструкція антени підходить для використання в системах збору енергії для міліметрових хвиль, а саме. Програми Bluetooth, Wi-Fi та WiMAX як альтернативне джерело енергії, яке відповідає глобальним потребам у енергії через збільшення попиту на електроенергію.Item Advanced 2 × 1 MIMO Antenna Design for 5G Wireless Communications with Equivalent Circuit Integration(Sumy State University, 2024) Meskini, N.; Aghoutane, B.; Bezzout, H.; El Faylali, H.; Prasad, Ch R.; El Ghzaoui, M.У цьому дослідженні пропонується новий підхід до проектування реконфігурованих антен із багатьма входами й виходами (MIMO), що працюють на частоті 26 ГГц. Процес проектування починається з визначення розмірів багатокутних ділянок за допомогою моделі лінії передачі, після чого впроваджуються чверть хвильові трансформатори для мікросмугових ліній живлення. Антени побудовані на підкладці FR4, вибраній через її доступність і економічну ефективність, зі спеціальними електромагнітними властивостями. Пропонується конфігурація антени 2 × 1 MIMO шляхом поєднання традиційних антен багатокутного типу на площині заземлення 50 мм x 30 мм. Для вирішення проблеми невідповідності імпедансу під час підключення реконфігурованих антен до загальної лінії живлення, використовується модель еквівалентної схеми. Модель містить зосереджені елементи, такі як ємності, резистори та котушки індуктивності, щоб точно імітувати поведінку антени. Коригування цих компонентів здійснюється для досягнення бажаних характеристик S11 і S22. Пропонована конструкція оцінюється шляхом моделювання з використанням HFSS і AWR, що демонструє її ефективність у досягненні бажаних показників продуктивності. Загалом це дослідження представляє комплексний підхід до проектування реконфігурованих антен MIMO, пропонуючи розуміння практичної реалізації і оптимізації продуктивності в системах бездротового зв’язку.Item Investigation of Complementary Metamaterial Resonators-Based Novel Dual-Band Coplanar Slotted Antenna for Wireless Communication(Sumy State University, 2024) Moulay, M.; Abri, M.; Berka, M.; Islam, T.; Das, S.; Prasad, Ch.R.Малогабаритна планарна антена є базовим елементом для систем бездротового зв'язку. У статті описано нову дводіапазонну копланарну антену, дія якої заснована на незвичайній електромагнітній поведінці комплементарних резонаторів з метаматеріалів з розділеним кільцем (CSRR). За своєю конструкцією антена складається з трьох CSRR; два з них однакові за формою (круглі) і розміром, а інший має прямокутну форму. Остаточна форма запропонованої антени була розроблена після трьох різних етапів по три моделі на кожній. Розроблена накладка антени надрукована на верхній стороні обраної діелектричної підкладки - епоксидної смоли FR4 для фізичних характеристик (𝜀𝑟 = 4.4 and 𝑡𝑔 𝛿 = 0.02). Антена живиться від компланарної лінії з оптимізованою довжиною для забезпечення необхідної адаптації. Випромінююча накладка надрукована на міді товщиною 0,035 мм. Моделювання електромагнітних характеристик за допомогою симулятора високочастотної структури (HFSS) дозволило дослідити відображення, смугу пропускання та посилення антени. Згідно з отриманими результатами, антена резонує на двох частотах 2,4 і 3,33 ГГц з хорошою адаптацією та смугою пропускання близько 65 і 215 МГц відповідно. Усі ці параметри можуть підтвердити ефективність антени для різноманітних застосувань, зокрема для бездротового зв’язку.Item Design of a High Efficiency Monopole Antenna Array for GPR Application(Sumy State University, 2024) ALtalqi, F.; Mabchour, H.; Echchelh, A.Протягом останніх кількох років програми дистанційного зондування, радари та зображення використовували технологію ультраширокого діапазону (UWB). У роботі представлено параметричне дослідження монопольних антен для систем георадара (GPR). Запланована антена має неповну площину заземлення та дві круглі випромінювальні зони, відомі своїм компактним дизайном, помітним високим коефіцієнтом підсилення та високою ефективністю. Крім того, він забезпечує вигідну пропускну здатність. Запропонована конструкція антени демонструє її придатність для низьких частот, пояснюючи її компактними розмірами та підкреслює вимогу до великої смуги пропускання і високого підсилення для досягнення оптимальної роздільної здатності зображення. У статті описано методологію проектування та моделювання монопольної антени, розробленої спеціально для застосування в георадарах (GPR). У цьому дизайні була використана підкладка Roger RT Duroid 5880, яка характеризується відносною діелектричною проникністю 2,2; висотою h = 1,575 мм і тангенсом втрат 0,0009. Розміри підкладки мініатюрні до 42 мм x 40 мм x 1,575 мм. Результати для антени отримані за допомогою програмного забезпечення технології комп’ютерного моделювання CST. Запропонована антенна решітка демонструє добрі характеристики на робочій частоті 5,6 ГГц, з коефіцієнтом відбиття – 46 дБ, смугою пропускання 1,6 ГГц, коефіцієнтом посилення 8,302 дБ, VSWR = 1.009 і ККД 99,9 %. Отримані результати є висококонкурентоспроможними, що свідчить про те, що запропонована антена має хороші можливості для виконання вимог, пов’язаних із застосуванням георадара (GPR).Item Dual-Band Silo-Slotted Antenna with Equivalent Circuit Model for 5G mm-wave Applications(Sumy State University, 2023) Hiddar, H.; Aghoutane, B.; Islam, T.; Belkadi, B.; Das, S.; Filali-Maltouf, A.У статті розглядається розробка та тонке налаштування MPA (мікросмужкової патч-антени) α - мм-хвиль, що має силосні щілини. Початкові параметри конструкції обчислюються за допомогою встановлених формул, що стосуються конструкції патч-антени. Антена моделюється на підкладці зі специфічними властивостями матеріалу, використовуючи матеріал підкладки Rogers 5058, який характеризується (Ɛr) 2,2 і дотичними втратами 0,0009. Проведено порівняльний аналіз, щоб продемонструвати змодельовану продуктивність представленої силосної антени з використанням HFSS з моделлю її еквівалентної схеми, реалізованою в AWR. Це передбачає ретельне налаштування компонентів для досягнення бажаних характеристик. У статті простежуються еволюційні фази конструкції антени, підкреслюються геометричні модифікації та зміни площини заземлення. Крім того, у ньому докладно розглядаються резонансні частоти антени та пропонується порівняльна оцінка параметра S11 між симуляціями AWR та HFSS, виявляючи сильне узгодження. Запропонована антена має привабливий розмір 14 мм x 12 мм і працює в подвійних робочих діапазонах, що резонують на частотах 28,1 та 37,9 ГГц. Варіації підсилення для різних проектних ітерацій ретельно вивчаються, і, нарешті, досягаються пікові підсилення 5,2 та 6,5 дБі для запропонованої антени на робочих частотах 28 та 37,9 ГГц відповідно разом із діаграмами спрямованості в площинах E та H на різних частотах. Антена підходить для додатків 5G, що підтримують діапазони 28/38 ГГц у міліметровому спектрі.