Reconfigurable Truncated E-Shape Electromagnetic Gap-Coupled Antenna with Air Gap and Switch Configurations for Wideband Wireless Applications

Abstract

У цій статті представлено дизайн та аналіз мікросмужкової патч-антени з високим коефіцієнтом посилення, оптимізованої для широкосмугових частотних застосувань у бездротовому зв'язку. Запропонована антена використовує передові технології, включаючи пряме коаксіальне живлення зонда, повітряний зазор 5,9 мм у структурі патча та усічену кутову решітчасту решітку з налаштовуваними перемикачами S1, S4 ON. Ці конструктивні елементи сприяють значному підвищенню продуктивності, досягаючи смуги пропускання імпедансу 10,23% та 47,44% (КСХН ≤ 2) у діапазоні частот від 2 ГГц до 3,41 ГГц. Антена також демонструє піковий коефіцієнт посилення 12,42 дБ на частоті 2,67 ГГц. Ретельний параметричний аналіз порівнює продуктивність антени з включенням та без включення механізмів перемикання, виявляючи помітні покращення смуги пропускання та коефіцієнта посилення. Конструкцію антени було перевірено за допомогою моделювання з використанням методу програмного забезпечення IE3D на основі моментів. Результати підкреслюють потенціал антени для ефективного розгортання в сучасних системах бездротового зв'язку, пропонуючи покращену смугу пропускання, коефіцієнт посилення та загальну продуктивність.

This paper presents the design and analysis of a high-gain microstrip patch antenna optimized for wideband frequency applications in wireless communication. The proposed antenna employs advanced techniques, including direct coaxial probe feeding, a 5.9 mm air gap within the patch structure, and a truncated corner gap-coupled array with configurable switches S1, S4 ON. These design elements contribute to significant performance enhancements, achieving impedance bandwidths of 10.23 % and 47.44 % (VSWR ≤ 2) across the 2 GHz to 3.41 GHz frequency range. The antenna also demonstrates a peak gain of 12.42 dB at 2.67 GHz. A thorough parametric analysis compares the antenna's performance with and without the inclusion of switching mechanisms, revealing notable improvements in bandwidth and gain. The antenna design was validated through simulations using the method of moments-based IE3D software. The results highlight the antenna's potential for effective deployment in modern wireless communication systems, offering enhanced bandwidth, gain, and overall performance.