Published September 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

A cutting-edge broadband Camembert-inspired dielectric resonator antenna

Creators

  • 1. Sidi Mohamed Ben Abdellah University
  • 2. Université Côte d'Azur

Description

This article introduces an innovative approach to significantly broaden the bandwidth of Cylindrical Dielectric Resonators. A four-element Camembert-Shaped Cylindrical Dielectric Resonator Antenna (CDRA) is presented, using an air gap separating the resonators to enhance the antenna bandwidth. The radiators, i.e., the DRA blocks, are made of high relative-permittivity ceramic material (εr = 25 & 30) and are excited by microstrip-line feed. The proposed methodology involves the strategic design of these resonators, incorporating dielectric materials to finely optimize the frequency response. Experimental validation demonstrates a remarkable improvement in bandwidth when compared to conventional methodologies. This novel technique holds immense promise for applications requiring wideband antennas. The demonstrated effectiveness of this approach not only addresses contemporary challenges but also opens up new avenues in antenna design, catering to the escalating demands of modern communication systems. In addition to the compact dimensions of the elementary radiating element, the separation distance between them, set at λ/4, enhances the array antenna overall size, and its gain is nearly 10 dBi. The proposed antenna covers cellular network applications such as UMTS mobile phone band around 2.1 GHz, as well as wireless DECT phone bands around 1.9 GHz, facilitating data transmission over short distances and beyond, with an impedance bandwidth of 20%.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تقدم هذه المقالة نهجًا مبتكرًا لتوسيع النطاق الترددي لأجهزة الرنين العازلة الأسطوانية بشكل كبير. يتم تقديم هوائي رنان اسطواني عازل على شكل كامبيرت رباعي العناصر (CDRA)، باستخدام فجوة هوائية تفصل بين الرنانات لتعزيز عرض النطاق الترددي للهوائي. المشعات، أي كتل DRA، مصنوعة من مادة خزفية ذات نفاذية نسبية عالية (εr = 25 و 30) ويتم استثارتها عن طريق التغذية بالخطوط الدقيقة. تتضمن المنهجية المقترحة التصميم الاستراتيجي لهذه الرنانات، بما في ذلك المواد العازلة للكهرباء لتحسين استجابة التردد بدقة. يوضح التحقق التجريبي تحسنًا ملحوظًا في عرض النطاق الترددي عند مقارنته بالمنهجيات التقليدية. تحمل هذه التقنية الجديدة وعودًا هائلة للتطبيقات التي تتطلب هوائيات عريضة النطاق. لا تعالج الفعالية المثبتة لهذا النهج التحديات المعاصرة فحسب، بل تفتح أيضًا طرقًا جديدة في تصميم الهوائي، وتلبية المتطلبات المتصاعدة لأنظمة الاتصالات الحديثة. بالإضافة إلى الأبعاد المدمجة لعنصر الإشعاع الأولي، فإن مسافة الفصل بينهما، المضبوطة عند λ/4، تعزز الحجم الإجمالي لهوائي المصفوفة، وكسبها ما يقرب من 10 ديسيبل في البوصة. يغطي الهوائي المقترح تطبيقات الشبكة الخلوية مثل نطاق الهاتف المحمول UMTS حوالي 2.1 جيجاهرتز، بالإضافة إلى نطاقات هاتف DECT اللاسلكية حوالي 1.9 جيجاهرتز، مما يسهل نقل البيانات عبر مسافات قصيرة وما بعدها، مع عرض نطاق معاوقة بنسبة 20 ٪.

Translated Description (French)

Cet article présente une approche innovante pour élargir considérablement la bande passante des résonateurs diélectriques cylindriques. Une antenne à résonateur diélectrique cylindrique en forme de camembert à quatre éléments (CDRA) est présentée, utilisant un entrefer séparant les résonateurs pour améliorer la bande passante de l'antenne. Les radiateurs, c'est-à-dire les blocs DRA, sont constitués d'un matériau céramique à permittivité relative élevée (εr = 25 et 30) et sont excités par une alimentation par ligne microruban. La méthodologie proposée implique la conception stratégique de ces résonateurs, incorporant des matériaux diélectriques pour optimiser finement la réponse en fréquence. La validation expérimentale démontre une amélioration remarquable de la bande passante par rapport aux méthodologies conventionnelles. Cette nouvelle technique est très prometteuse pour les applications nécessitant des antennes à large bande. L'efficacité démontrée de cette approche répond non seulement aux défis contemporains, mais ouvre également de nouvelles avenues dans la conception des antennes, répondant aux exigences croissantes des systèmes de communication modernes. En plus des dimensions compactes de l'élément rayonnant élémentaire, la distance de séparation entre eux, fixée à λ/4, améliore l'encombrement de l'antenne réseau, et son gain est de près de 10 dBi. L'antenne proposée couvre les applications de réseau cellulaire telles que la bande de téléphonie mobile UMTS autour de 2,1 GHz, ainsi que les bandes de téléphonie sans fil DECT autour de 1,9 GHz, facilitant la transmission de données sur de courtes distances et au-delà, avec une bande passante d'impédance de 20 %.

Translated Description (Spanish)

Este artículo presenta un enfoque innovador para ampliar significativamente el ancho de banda de los resonadores dieléctricos cilíndricos. Se presenta una antena de resonador dieléctrico cilíndrico (CDRA) en forma de camembert de cuatro elementos, que utiliza un espacio de aire que separa los resonadores para mejorar el ancho de banda de la antena. Los radiadores, es decir, los bloques DRA, están hechos de material cerámico de alta permisividad relativa (εr = 25 y 30) y son excitados por la alimentación de microcinta-línea. La metodología propuesta implica el diseño estratégico de estos resonadores, incorporando materiales dieléctricos para optimizar finamente la respuesta de frecuencia. La validación experimental demuestra una mejora notable en el ancho de banda en comparación con las metodologías convencionales. Esta novedosa técnica es muy prometedora para aplicaciones que requieren antenas de banda ancha. La eficacia demostrada de este enfoque no solo aborda los desafíos contemporáneos, sino que también abre nuevas vías en el diseño de antenas, atendiendo a las crecientes demandas de los sistemas de comunicación modernos. Además de las dimensiones compactas del elemento radiante elemental, la distancia de separación entre ellos, establecida en λ/4, mejora el tamaño general del arreglo de antenas y su ganancia es de casi 10 dBi. La antena propuesta cubre aplicaciones de red celular como la banda de telefonía móvil UMTS alrededor de 2,1 GHz, así como bandas de telefonía inalámbrica DECT alrededor de 1,9 GHz, facilitando la transmisión de datos a distancias cortas y más allá, con un ancho de banda de impedancia del 20%.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
هوائي رنان عازل كهربائي عريض النطاق مستوحى من كامبيرت
Translated title (French)
Une antenne à résonateur diélectrique à large bande de pointe inspirée du camembert
Translated title (Spanish)
Una antena de resonador dieléctrico de banda ancha de vanguardia inspirada en Camembert

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4399709872
DOI
10.1016/j.rineng.2024.102415

Is supplement to
https://openalex.org/W4294945973 (Other)
https://openalex.org/W3143382776 (Other)
https://openalex.org/W3011384875 (Other)
https://openalex.org/W2765328031 (Other)
https://openalex.org/W2580504822 (Other)
https://openalex.org/W2330370671 (Other)
https://openalex.org/W2096251043 (Other)
https://openalex.org/W2085865187 (Other)
https://openalex.org/W2059751975 (Other)
https://openalex.org/W1975556903 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1583151149
  • https://openalex.org/W1666062665
  • https://openalex.org/W2007612293
  • https://openalex.org/W2017503106
  • https://openalex.org/W2022805718
  • https://openalex.org/W2054097797
  • https://openalex.org/W2060272599
  • https://openalex.org/W2063702439
  • https://openalex.org/W2077093164
  • https://openalex.org/W2087126360
  • https://openalex.org/W2092117632
  • https://openalex.org/W2104500495
  • https://openalex.org/W2106421332
  • https://openalex.org/W2114232288
  • https://openalex.org/W2118504664
  • https://openalex.org/W2134306822
  • https://openalex.org/W2148737625
  • https://openalex.org/W2151658991
  • https://openalex.org/W2159889047
  • https://openalex.org/W2540088855
  • https://openalex.org/W2899464863
  • https://openalex.org/W2900571840
  • https://openalex.org/W2909806435
  • https://openalex.org/W2978790113
  • https://openalex.org/W3014840275
  • https://openalex.org/W4255783433
  • https://openalex.org/W4283762818
  • https://openalex.org/W4300922081
  • https://openalex.org/W4365806510
  • https://openalex.org/W4367663182
  • https://openalex.org/W4379034022
  • https://openalex.org/W4381300056
  • https://openalex.org/W4383200088
  • https://openalex.org/W4385832184
  • https://openalex.org/W4387534066
  • https://openalex.org/W4389259981
  • https://openalex.org/W4390064820
  • https://openalex.org/W4394015572
  • https://openalex.org/W570714309
  • https://openalex.org/W926690624