A Compact Design of UWB Monopole Antenna with Dual Notched Bands for WiMAX Applications

Abstract

У статті представлено компактну конформну несиметричну антену надширокосмугового (UWB) діапазону з компланарним хвилеводним живленням з двома режекторними смугами 3,25-3,85 ГГц і 5,25-5,85 ГГц для додатків WiMAX. Еволюція запропонованої антенної структури представлена поетапно з включенням паразитного елемента та PIN діода. У пропонованій структурі розширення смуги пропускання та режекція смуг реалізуються асиметричною конструкцією, яка має дві I-подібні заглушки, паралельні лінії живлення, та два півкола з обох боків лінії живлення. Режекція досягається шляхом застосування паразитного елемента паралельно патчу антени та розміщення PIN діода між паразитним елементом і патчем антени. Об'ємний розмір антени становить 24×22×0,035 мм3. Запропонована структура досягає робочого діапазону (VSWR ≤ 2) в інтервалі від 3,1 до 10,6 ГГц з коефіцієнтом підсилення, близьким до 3,95 дБі, разом із значною ефективністю та симетричними діаграмами спрямованості. Паразитні елементи використовуються для поліпшення спрямованості або посилення/зменшення задньої пелюстки. Вибираючи паразитні елементи, можна збуджувати різні резонансні моди поруч одна з одною, що може забезпечити більш широку смугу пропускання. Пропонована антена є низькопрофільною і призначена для використання в якості приймально-передавального пристрою для UWB зв'язку у додатках WiMAX.

A compact conformal coplanar waveguide-fed (CCF) ultra-wideband (UWB) monopole antenna with dual notched bands at 3.25-3.85 GHz and 5.25-5.85 GHz for worldwide interoperability for microwave access (WiMAX) applications is presented in this paper. The evolution of the proposed antenna structure is presented in a stepwise manner with the incorporation of a parasitic element and a PIN diode. In the proposed structure, the bandwidth enhancement and band notch are realized by an asymmetric design, which has two I-shaped stub lines parallel to the feed line and two semicircles on both sides of the feed line. The notch is achieved by applying the parasitic element parallel to the patch and placing a PIN diode between the parasitic element and the antenna patch. The volumetric size of the antenna is 24×22×0.035 mm3. The proposed structure attains an operating band (VSWR ≤ 2) ranging from 3.1 to 10.6 GHz with a gain close to 3.95 dBi, along with significant efficiency and symmetrical radiation patterns. Parasitic elements are used to improve directivity or gain and reduce the back lobe. By choosing the parasitic elements, different resonant modes can be excited nearby each other, which can provide a wider bandwidth. The proposed antenna is low profile and is designed to be used as a transceiver in UWB communication for WiMAX applications.