Two PIN Loaded Inverted L Slot Embedded Polarization Reconfigurable Antenna for WLAN Applications

Abstract

Запропонована проста і компактна конструкція патч-антени з реконфігурацією поляризації для роботи в діапазоні WLAN на резонансній частоті 2,4 ГГц. Ця антена складається з прямокутної накладки, розміщеної на підкладці FR4. У прямокутній накладці вирізається прямокутна проріз. Дві L-подібні мікросмужки розміщуються всередині слота та з’єднуються разом у центрі прямокутної накладки шляхом інвертування L-подібної мікросмужки. Існує три різні методи досягнення реконфігурації, а саме електричний, механічний та оптичний. Ця запропонована структура використовує техніку електричної реконфігурації. Ця запропонована структура антени використовує PIN-діоди для досягнення можливості реконфігурації поляризації через її легкість у зміщенні. Два PIN-діоди, обидва розміщені на перевернутій L-подібній структурі для досягнення режимів поляризації, і ці PIN-діоди використовуються для з’єднання цієї мікросмужки з прямокутним патчем. Перемикаючи ці два PIN-діоди для різних умов зміщення, досягається чотири різних режими поляризації, а саме два режими лінійної поляризації (LP), один режим лівої кругової поляризації (LHCP) і один режим правої кругової поляризації (RHCP). Антена створює імітований посилення приблизно 1,5416 дБ для режиму LP1 на 2,41 ГГц, 1,7175 дБ для режиму LP2 на 2,45 ГГц, 1,6062 дБ для режиму RHCP і 1,5922 дБ для режиму LHCP на 2,4 ГГц. Структура антени моделюється за допомогою Ansys HFSS.

A simple and compact polarization reconfigurable patch antenna design is proposed to operate in WLAN band at a resonant frequency of 2.4 GHz. This antenna consists of a rectangular patch placed on an FR4 substrate. A rectangular slot is cut in the rectangular patch. Two L shaped microstrip strips are placed inside the slot and joined together at the centre of the rectangular patch by inverting the L shaped microstrip. There are three different methods of achieving the reconfigurability namely electrical, mechanical and optical. This proposed structure uses electrical reconfiguration technique. This proposed antenna structure uses PIN diodes for achieving the polarization reconfigurability because of its ease in biasing. Two PIN diodes both being placed on the inverted L shaped structure in order to achieve the polarization modes and these PIN diodes are used to connect this microstrip with the rectangular patch. By switching these two PIN diodes for various biasing conditions, four different polarization modes namely two linear polarization (LP) modes, one Left Hand Circular polarization (LHCP) and one Right Hand Circular polarization (RHCP) mode is achieved. The antenna produces simulated gain of around 1.5416 dB for LP1 mode at 2.41 GHz, 1.7175 dB for LP2 mode at 2.45 GHz, 1.6062 dB for RHCP mode and 1.5922 dB for LHCP mode both at 2.4 GHz. The antenna structure is simulated using Ansys HFSS.