Design of Efficient Miniaturized Printed Monopole Antenna for Short-Range Wireless Applications

Abstract

У роботі представлено дані стосовно конструкції топології антени, результати як моделювання, так і експериментів. Досліджуються втрати на відбиття, характеристики випромінювання та вхідний імпеданс, щоб забезпечити глибше розуміння характеристик антени. Запропонована конструкція досягає значного зниження частоти на 65,28 % порівняно з еталонною антеною, що підкреслює її потенціал для бездротового зв'язку на короткій відстані на частоті 434 МГц. У моделюванні виміряна ефективність становить 65,36 %, тоді як антена демонструє відповідну смугу пропускання 10 дБ на рівні 1,25 %. Топологія антени складається з компактного друкованого монополя (0,0860  0,0520  0,0020), що резонує на частоті 434 МГц. Розроблена для знижених резонансних частот, антена підходить для бездротових застосувань на короткій відстані на частоті 434 МГц. Виготовлена на мікрохвильовій підкладці зі скляної епоксидної смоли FR-4, легка та низькопрофільна друкована антена використовує мікросмужкове живлення 50 Ом для збудження. Для кращого розуміння конфігурації вимірювань антени наведено схему вимірювання для топології антени.

The article provides a comprehensive discussion on the design details of the proposed antenna topology, thoroughly outlining the results from both simulations and experiments. Additionally, a comparison with past studies is included to offer a broader perspective on the performance characteristics of the antenna. The communication explores return loss, radiation characteristics and input impedance to ensure a deeper understanding of the antenna performance. The proposed design achieves a significant frequency reduction of 65.28 % compared to a reference antenna, highlighting its potential for short-range wireless communication at 434 MHz. In simulations, the measured efficiency is 65.36 %, while the antenna exhibits a corresponding 10 dB bandwidth of 1.25 %. The antenna topology consists of a compact printed monopole (0.0860  0.0520  0.0020) resonating at 434 MHz. Designed for reduced resonant frequencies, the antenna is suitable for short-range wireless applications at 434 MHz. Fabricated on an FR-4 glass epoxy microwave substrate, the lightweight and low-profile printed antenna utilizes a 50 Ω microstrip feed for excitation. To enhance the understanding of the antenna measurement configuration, the measurement setup for the antenna topology is provided. This article explored into the analysis of this antenna design, emphasizing its practical applications and advantages.