OMNIDIREKCIONA ANTENA SA VERTIKALNIM NIZOM POLU-

TALASNIH SERIJSKI NAPAJANIH ELEMENATA NA 2.45 GHz

Mićić Zoran

Institut IMTEL Beograd

I UVOD U radu je prikazano projektovanje omnidire-

kcione antene sa radnim opsegom učestanosti od 2.4 do 2.5 GHz i pravcem maksimalnog zračenja približno –45° u elevacionoj ravni. Direkivnost antene je oko 5.5 dB. Antenu čini vertikalni niz polutalasnih serijski napajanih zračećih elemenata na dielektriku. Antena zrači linearno polarizovan talas. Modelovana je i optimizovana programom za elektromagnetnu simulaciju i analizu WIPL [1]. Namenjena je za linkove za prenos računarskih podataka.

Slika 1. Skica prednje i zadnje strane antene II OPIS ANTENE Kolinearni niz čine tri dipola, ekvidistantna, realizovana na dielektričnoj traci. Prednja strana antene počinje λ/4-skim elementom iznad koga su prvi, pa drugi λ/2-ski element (levi deo slike 1.).

Na vrhu antene sa zadnje strane dielektrika nalazi se poslednji, λ/4-ski, element napajan mikrostrip vodom (desni deo slike 1.).

Antena se napaja preko SMA konektora čiji je vrući kraj zalemljen za vod koji napaja λ/4-ski element na vrhu, a masa za λ/4-ski element na dnu. Dimenzije su određene elektromagnetnom ana-lizom, programom WIPL. III ELEKTROMAGNETNA ANALIZA WIPL model antene napravljen je pomoću 66 čvorova, 60 ploča, 7 virtuelnih objekata, 6 grupa, 7 manipulacija i 19 simbola. Usvojene su sledeće po-četne vrednosti dimenzija: širina antenskih ele-menata 4mm, dužina λ/4-skog elementa=30.6 mm, rastojanje elemenata po z-osi=1mm, širina voda za napajanje λ/4 -skog elementa na vrhu 1 mm. Itera-tivnim postupkom optimizacije dimenzije antene su menjane u cilju dobijanja optimalnih vrednosti direktivnosti, oblika dijagrama zračenja, i prilagođenja na 50 Ω.

Slika2. Dijagram zračenja na centralnoj učestanosti

Optimalne vrednosti dimenzija antene su: širina antenskih elemenata=5mm, dužina λ/4-skog elementa=34.5 mm, rastojanje elemenata po z-osi=0.5 mm, širina voda za napajanje λ/4-skog elementa na vrhu 1.17 mm. Za antenu je upotrebljen “Rogers” dielektrik debljine 0.508 mm, relativne dielektrične konstante εr=3.38. Metalizacija je bakar debljine 17 µm. Rezultati analize prikazani su na slikama 2.do 6. Dobijena je direktivnost od oko 5.5 dB (sl.2.), a prvi bočni lob je oko 10 dB ispod glavnog loba (sl.3.)

Slika3. Nivoi bočnih lobova Dijagram zračenja je praktično isti u celoj azimutalnoj ravni, tj. antena je omnidirekcionalna [Sl.4.]. Maksimalno zračenje antene je po omotaču kupe čija izvodnica sa horizontalom zaklapa ugao θ= -45 (315°) (Sl.4).

Slika4. Dijagram u pravcu maksimalnog zračenja

Na granicama frekventnog propusnog opsega inten-zitet zračenja je za manje od 1 dB slabiji nego na centralnoj učestanosti (sl.5.)

Slika 5.Zavisnost dijagrama zračenja od učesta-nosti Prilagođenje antene na 50 Ω je bolje od -10dB (sl.6.).

Slika6. Prilagođenje antene IV ZAKLJUČAK

U radu je pokazano da se u “mikrostrip” tehnici može realizovati omnidirekciona antena željenih karakteristika. Njene dimenzije određene su u iterativnom optimizacionom postupku računa-rskom elektromagnetnom analizom - programom WIPL.

LITERATURA

[1] B. M. Kolundžija, J. S. Ognjanović, T. K. Sarkar, WIPL-D: Electromagnetic Modeling of Composite Metallic and Dielectric Structures, Software and User`s Manual, 2000, ARTECH HOUSE [2] Constantine A. Balanis, Antenna theory analysis and design, 1997, JOHN WILEY & SONS, INC. Abstract: In this paper the design of omnidirectional antenna in frequency range 2.4-2.5 GHz is presented. The antenna has direction of maximum radiation about -45° in elevation plane and directivity about 5.5 dB. Modeling and optimization is performed using WIPL program for electromagnetic simulation and analysis. OMNIDIRECTIONAL 2.45 GHz ANTENNA ARRAY WITH VERTICAL HALF WAVE SERIALLY FED ELEMENTS