Design and Simulation of Microstrip Patch Antenna for InterAircraft Communication in UHF, L-band and S-band

Abstract

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 виконThis paper focuses on the design and development of a novel microstrip patch antenna (MPA) in ultrahigh frequency (UHF) (0-1GHz) and L-band (1-2 GHz) for Traffic/Aircraft Collision Avoidance System (TCAS/ACAS) applications, with an extension to S-band (2-4 GHz) for weather radar, surface ship radar, and some communications satellites. The antenna is created in MATLAB software to fulfil the present demands of the aircraft collision avoidance system while also overcoming any constraints associated with previous approaches. It utilized FR4 substrate having dielectric constant 4.4, thickness 4 mm, and loss tangent 0.002. The simulation findings provided insight into antenna performance and other aspects. The average return loss (S11) is – 11 dB, with a voltage standing wave ratio (VSWR) near to one. The antenna attained a gain of 4.03 dBi. This antenna is ideal for TCAS/ACAS applications because to its excellent reflection coefficient, VSWR, 50 Ω impedance matching, directional radiation pattern, and high gain at operational frequencies. The suggested antenna is intended to fulfil the advanced avionics criteria for design simplicity, lightweight, and high performance.