Published January 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
Differential-Fed Dual-Polarized Filtering Fabry-Perot Antenna With High Isolation
- 1. Hanoi University of Science and Technology
- 2. University of Adelaide
Description
In this paper, a dual-polarized filtering Fabry-Perot antenna (FPA) with high-isolation is proposed. It consists of a feed element of differential-fed dual-polarized square patch and a partially reflecting surface (PRS). The patch is capacitively coupled with T-shaped resonators and shorting-vias to obtain broadband characteristic and radiation nulls. The PRS structure is composed of two complementary metasurface layers are selected for achieving a positive reflection phase gradient within the broad frequency range. More interestingly, thanks to the frequency selectivity feature, the PRS significantly enhances the filtering characteristic of the FPA. For verification, a prototype of the proposed antenna operating at the 5.5-GHz center frequency has been fabricated and measured. The prototype with an overall size of ~2.0λ min × 2.0λ min × 0.49λ min (λ min is the free-space wavelength referring to the lowest operational frequency) result in an impedance bandwidth of 17.1% (5.02 – 5.96 GHz) for 10-dB return loss and a high isolation of ≥ 45 dB. Moreover, the far-field measurements result in a good dual-polarized radiation with the peak gain of 13.0 dBi, cross-polarization level of ≤ –25 dB within the passband, and out-of-band suppression level of ≥ 20 dB.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في هذه الورقة، يُقترح هوائي فابري- بيرو ثنائي الاستقطاب (FPA) مع عزل عالي. وهو يتألف من عنصر تغذية من رقعة مربعة مزدوجة الاستقطاب ذات تغذية تفاضلية وسطح عاكس جزئيًا (PRS). يقترن التصحيح بالسعة مع رنانات على شكل حرف T وتقصير للحصول على خاصية النطاق العريض والإشعاع فارغ. يتكون هيكل PRS من طبقتين متكاملتين فوق السطح يتم اختيارهما لتحقيق تدرج مرحلة انعكاس إيجابي ضمن نطاق التردد الواسع. والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أنه بفضل ميزة انتقائية التردد، يعزز PRS بشكل كبير خاصية الترشيح في FPA. للتحقق، تم تصنيع وقياس نموذج أولي للهوائي المقترح الذي يعمل بتردد مركزي 5.5 جيجاهرتز. ينتج عن النموذج الأوّلي الذي يبلغ حجمه الإجمالي ~ 2.0 λ min × 2.0 λ min × 0.49 λ min (λ min هو الطول الموجي للمساحة الحرة الذي يشير إلى أدنى تردد تشغيلي) عرض نطاق معاوقة بنسبة 17.1 ٪ (5.02 – 5.96 جيجاهرتز) لفقدان عودة 10 ديسيبل وعزل عالي ≥ 45 ديسيبل. علاوة على ذلك، تؤدي قياسات المجال البعيد إلى إشعاع ثنائي الاستقطاب جيد مع زيادة ذروة قدرها 13.0 ديسيبل، ومستوى استقطاب متقاطع ≤ –25 ديسيبل داخل نطاق التمرير، ومستوى قمع خارج النطاق ≥ 20 ديسيبل.Translated Description (French)
Dans cet article, une antenne Fabry-Pérot (FPA) de filtrage à double polarisation avec une isolation élevée est proposée. Il se compose d'un élément d'alimentation en patch carré à double polarisation et à alimentation différentielle et d'une surface partiellement réfléchissante (PRS). Le patch est couplé capacitivement à des résonateurs en forme de T et à des trous de court-circuit pour obtenir des caractéristiques à large bande et des radiations nulles. La structure PRS est composée de deux couches de métasurface complémentaires qui sont sélectionnées pour obtenir un gradient de phase de réflexion positive dans la large gamme de fréquences. Plus intéressant encore, grâce à la caractéristique de sélectivité en fréquence, le PRS améliore considérablement la caractéristique de filtrage du FPA. Pour vérification, un prototype de l'antenne proposée fonctionnant à la fréquence centrale de 5,5 GHz a été fabriqué et mesuré. Le prototype avec une taille totale d'environ 2,0 λ min × 2,0 λ min × 0,49λ min (λ min est la longueur d'onde en espace libre se référant à la fréquence opérationnelle la plus basse) donne une largeur de bande d'impédance de 17,1 % (5,02 – 5,96 GHz) pour une perte de retour de 10 dB et une isolation élevée de ≥ 45 dB. De plus, les mesures en champ lointain donnent un bon rayonnement à double polarisation avec un gain de crête de 13,0 dBi, un niveau de polarisation croisée ≤ –25 dB dans la bande passante et un niveau de suppression hors bande ≥ 20 dB.Translated Description (Spanish)
En este trabajo se propone una antena Fabry-Perot (FPA) de doble polarización con alto aislamiento. Consiste en un elemento de alimentación de parche cuadrado de doble polarización de alimentación diferencial y una superficie parcialmente reflectante (PRS). El parche se acopla capacitivamente con resonadores en forma de T y vías de cortocircuito para obtener características de banda ancha y nulos de radiación. La estructura de PRS se compone de dos capas metasuperficiales complementarias que se seleccionan para lograr un gradiente de fase de reflexión positiva dentro del amplio rango de frecuencias. Más interesante aún, gracias a la función de selectividad de frecuencia, el PRS mejora significativamente la característica de filtrado del FPA. Para su verificación, se ha fabricado y medido un prototipo de la antena propuesta que funciona a la frecuencia central de 5,5 GHz. El prototipo con un tamaño total de ~ 2.0λ min × 2.0λ min × 0.49λ min (λ min es la longitud de onda del espacio libre que se refiere a la frecuencia operativa más baja) da como resultado un ancho de banda de impedancia del 17.1% (5.02 – 5.96 GHz) para una pérdida de retorno de 10 dB y un alto aislamiento de ≥ 45 dB. Además, las mediciones de campo lejano dan como resultado una buena radiación de doble polarización con una ganancia máxima de 13,0 dBi, un nivel de polarización cruzada de ≤ –25 dB dentro de la banda de paso y un nivel de supresión fuera de banda de ≥ 20 dB.Files
09878324.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c095f229ebb10c01809cdd4a7211f5f1
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- هوائي فابري بيروت للترشيح ثنائي الاستقطاب بالتغذية التفاضلية مع عزل عالي
- Translated title (French)
- Antenne Fabry-Perot à Filtrage Dual-Polarisé à Alimentation Différentielle avec Isolation Élevée
- Translated title (Spanish)
- Antena Fabry-Perot de filtro de doble polarización de alimentación diferencial con alto aislamiento
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4294811357
- DOI
- 10.1109/access.2022.3204891
References
- https://openalex.org/W1528147544
- https://openalex.org/W1938600648
- https://openalex.org/W2076150142
- https://openalex.org/W2121701286
- https://openalex.org/W2134025518
- https://openalex.org/W2152960628
- https://openalex.org/W2410521526
- https://openalex.org/W2490515924
- https://openalex.org/W2535549373
- https://openalex.org/W2792840980
- https://openalex.org/W2793537163
- https://openalex.org/W2803748625
- https://openalex.org/W2806955539
- https://openalex.org/W2808073859
- https://openalex.org/W2899507323
- https://openalex.org/W2913285031
- https://openalex.org/W2943790899
- https://openalex.org/W2955053865
- https://openalex.org/W2955990441
- https://openalex.org/W2965733942
- https://openalex.org/W2990315287
- https://openalex.org/W2994774143
- https://openalex.org/W3004608940
- https://openalex.org/W3007665231
- https://openalex.org/W3007918717
- https://openalex.org/W3025015135
- https://openalex.org/W3032989633
- https://openalex.org/W3082571731
- https://openalex.org/W3088608230
- https://openalex.org/W3094297278
- https://openalex.org/W3134119088
- https://openalex.org/W3152458551
- https://openalex.org/W3167938096
- https://openalex.org/W3200172153
- https://openalex.org/W3207741160
- https://openalex.org/W3209908981
- https://openalex.org/W4226150553
- https://openalex.org/W4226237804
- https://openalex.org/W4226458107
- https://openalex.org/W4285137987
- https://openalex.org/W4285204828
- https://openalex.org/W4285820803
- https://openalex.org/W4288058378