A Wideband Microstrip Dipole Antenna Design for WLAN/WiMAX Applications

Abstract

These days, microstrip antennas are preferred in many areas of wireless communication, due to their advantages such as low volume coverage, light weight, surface compatibility, high cost requirements and easy production etc. Also microstrip antennas have these advantages as well as disadvantages such as low gain, low power operation and narrow bandwidth etc. The main disadvantages of these antennas are their narrow band performance (~10). In this study, a classical wideband microstrip dipole antenna design which can be used in WLAN/WiMAX applications (covering the bands 2.4–2.5 GHz and 2.5–3.5 GHz) is introduced. Proposed antenna design has a frequency bandwidth of 43% and performs at 2.363.67 GHz. Note that |S11| ≤ 10 dB criterion with 50  system impedance is considered. Antenna design has a non-directional radiation pattern with a gain of 2.36 dBi and with a total efficiency of -0.428 dB. In this report, numerical analyses results of the design are obtained by using CST Microwave Studio. Also a number of parametric studies have been carried out to show the parameters which affect the performance of the proposed antenna design.

Keywords

• WLAN/WiMAX,Microstrip dipole antenna

WLAN/WiMAX Uygulamaları için Geniş Bant Mikroşerit Dipol Anten Tasarımı

Abstract

Mikroşerit antenler az hacim kaplamaları, hafif ve yüzeye uyumlu olmaları, fazla maliyet gerektirmemeleri, üretimlerinin kolay olması gibi avantajları nedeni ile günümüzde kablosuz haberleşmenin her alanında sıklıkla tercih edilmektedirler. Bu yapıların en büyük dezavantajları ise dar bantlı performans sergilemeleridir. Çalışmalarda bu sorunu gidermek için anten geometrisi ile oynanarak veya antene yeni eklemeler yapılarak daha geniş bantlı karakteristikler elde edilmiştir. Literatürdeki geniş bantlı mikroşerit tasarımlar incelendiğinde, klasik mikroşerit dipol antenlerin bu uygulamalar için pek tercih edilmedikleri görülmektedir.

 

Bildiride, WLAN/WiMAX uygulamalarında kullanılabilecek olan geniş bantlı klasik bir mikroşerit dipol anten tasarımı tanıtılmaktadır. Tasarımda, dipol elemanın beslemesi yakınlarına asimetrik ve aynı düzlemde olacak şekilde bükülmüş şerit yüklemeler eklenmiştir. Bu dipol ve yükleme elemanlarının rezonansları birbirine yaklaştırılarak da geniş bantlı anten performansı elde edilmiştir. İlgili tasarım %43’lük frekans bant genişliğine sahiptir ve 2.36-3.67 GHz aralığında performans göstermektedir. Tasarım ilgili bantta yönsüz bir ışıma örüntüsüne ve 2.36 dBi seviyelerinde yönlendirme kazancına sahiptir. Bildiride, önerilen anten tasarımının CST Microwave Studio benzetim programı ile elde edilmiş sayısal analiz sonuçlarına yer verilmektedir. Ayrıca tasarımın geometrik boyutlarının anten performansına olan etkilerini anlayabilmek için bazı parametrik çalışmalar da yapılmış ve bildiride bu parametrik analiz sonuçlarına da yer verilmiştir.

Keywords

• WLAN/WiMAX,Mikroşerit dipol anten,Geniş bant anten

References

1. [1] A. Sondaş, “Metamateryal altyapılı ve halka yüklemeli mikroşerit anten tasarımları ve gerçeklenmesi,” Doktora tezi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi ABD, Kocaeli Üniversitesi, Kocaeli,Türkiye, 2011.
2. [2] G. Kumar ve K.P. Ray, Broadband Microstrip Antennas, USA: Artech House, 2003.
3. [3] K.L. Wong, Compact and Broadband Microstrip Atennas, USA: John Wiley & Sons Inc., 2002.
4. [4] Commission’s Rules Regarding Ultra-Wideband Transmission System, FCC, FCC 02-48, 2002.
5. [5] X. Qing ve N. Yang, “A folded dipole antenna for RFID,” IEEE AP-S International Symposium, Monterey, USA, 2004, pp. 97-100.
6. [6] S.L. Chen ve K.H. Lin, “A Folded Dipole with Closed Loop for RFID Applications,” Progress In Electromagnetics Research Symposium, Honolulu, USA, 2007, pp. 2281-2284.
7. [7] N. Keskin, T. İmeci, S.M.T. Rahman ve E. Karaçuha, “UHF RFID Pasif Etiket için Dipol Anten Tasarımları,” IEEE 22nd Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), Trabzon, Türkiye, 2014, ss. 1134-1137.
8. [8] M. Ali, S.S. Stuchly ve K. Caputa, “A wide-band dual meander- sleeve antenna,” Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 10, no. 9, pp. 1223–1236, 1996.

9. [9] K.V.S. Rao, P.V. Nikitin ve S.F. Lam, “Antenna design for UHF RFID tags: a review and a practical application,” IEEE Trans. Antennas Propagation, vol. 53, no. 12, pp. 3870–3876, 2005.