Efficient Miniaturized Patch Antenna Design for Short-Range Wireless Communications

Abstract

У статті досліджуються характеристики низькопрофільної, легкої патч-антени, виготовленої на епоксидній мікрохвильовій підкладці зі скла FR-4 з використанням мікросмужкового живлення 50 Ом. Антена розроблена для зниження резонансних частот, що робить її придатною для бездротового зв'язку на короткій відстані на частоті 315 МГц. У топології антени розглядається компактна меандрована патч-антена (0.0860  0.0730  0.0020), що резонує на частоті 315 МГц. Ця антена демонструє відповідну смугу пропускання (10 дБ) 14,46 %. У моделюванні виміряна ефективність становить 89 %. Порівняно з еталонною антеною, конструкція досягла значного зниження частоти на 86,48 %, що вказує на потенціал для систем бездротового зв’язку на короткій відстані, що працюють на частоті 315 МГц. Проаналізовані втрати на відбиття, характеристики випромінювання та вхідний імпеданс, щоб забезпечити повне розуміння характеристик антени. Детально обговорюються деталі конструкції запропонованої топології антени, результати моделювання та експерименту.

This paper explores the analysis of a low-profile, lightweight patch antenna fabricated on an FR-4 glass epoxy microwave substrate using a 50 Ω microstrip feed. This antenna is organized for reduced resonant frequencies, making it suitable for short-range wireless communication at 315 MHz. The antenna topology discussed a compact a meandered patch (0.0860  0.0730  0.0020) resonating at 315 MHz. This antenna exhibit corresponding bandwidth (10 dB) 14.46 %. In simulation, the efficiency is measured at 89 %. Compared to a reference antenna, the design achieve significant frequency reduction of 86.48 %, indicating the potential for short-range wireless communication systems operating at 315 MHz. This communication also discusses return loss, radiation characteristics and input impedance to provide a comprehensive understanding of the antenna performance. The design details of proposed antenna topology, along with results from simulation and experiment, is outlined and discussed thoroughly. Additionally, a detail past study is included to offer a more comprehensive perspective on the antenna performance characteristics.