Published August 6, 2021
| Version v1
Publication
Open
A Miniaturized Broadband and High Gain Planar Vivaldi Antenna for Future Wireless Communication Applications
Creators
- 1. Nanjing University of Science and Technology
- 2. Mehran University of Engineering and Technology
- 3. Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
- 4. Huanggang Normal University
Description
This paper presents a new miniaturized planar Vivaldi antenna (PVA) design. The proposed antenna structure consists of an aperture tapered profile and cavity stub fed with a simple 50 Ω strip line feeding network. The designed PVA offers versatile advantages, including the miniaturized size and simple design, and exhibited an outstanding performance compared to the latest reported literature. The antenna occupies a minimal space with an electrical size of 0.92λ0 × 0.64λ0 × 0.03λ0. The antenna achieves an excellent relative impedance bandwidth 117.25% at 10 dB return loss, peak realized gain of 10.9 dBi, and an excellent radiation efficiency of 95% at the specific resonances. The antenna's optimal features, that is, broadband, high gain, and radiation efficiency, are achieved with efficient grooves based approach. Besides, the proposed antenna results are also analyzed in the time domain, which shows the excellent group delay performance <2 ns in the operational band. The proposed antenna exhibited a stable far-field radiation pattern in orthogonal planes and strong distribution of current at multiple resonances. Simulation and the measured result show a good agreement. The proposed antenna has achieved optimal performance and is suitable for future wireless communication applications.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تقدم هذه الورقة تصميمًا جديدًا مستويًا مصغرًا لهوائي فيفالدي (PVA). يتكون هيكل الهوائي المقترح من ملف تعريف مدبب بفتحة وكعب تجويف يتم تغذيته بشبكة تغذية بسيطة بخط شريط 50 بوصة. توفر PVA المصممة مزايا متعددة الاستخدامات، بما في ذلك الحجم المصغر والتصميم البسيط، وأظهرت أداءً متميزًا مقارنة بأحدث الأدبيات المبلغ عنها. يشغل الهوائي مساحة دنيا بحجم كهربائي 0.92λ 0 × 0.64 λ 0 × 0.03λ 0. يحقق الهوائي عرض نطاق معاوقة نسبي ممتاز 117.25 ٪ عند فقدان عودة 10 ديسيبل، وذروة مكاسب محققة تبلغ 10.9 ديسيبل في البوصة، وكفاءة إشعاع ممتازة تبلغ 95 ٪ عند الرنين المحدد. يتم تحقيق الميزات المثلى للهوائي، أي النطاق العريض والكسب العالي وكفاءة الإشعاع، من خلال نهج فعال قائم على الأخاديد. إلى جانب ذلك، يتم تحليل نتائج الهوائي المقترحة أيضًا في النطاق الزمني، مما يدل على الأداء الممتاز لتأخير المجموعة <2 نانوثانية في النطاق التشغيلي. أظهر الهوائي المقترح نمطًا مستقرًا للإشعاع في الحقل البعيد في المستويات المتعامدة وتوزيعًا قويًا للتيار عند رنين متعدد. تظهر المحاكاة والنتيجة المقاسة اتفاقًا جيدًا. حقق الهوائي المقترح الأداء الأمثل وهو مناسب لتطبيقات الاتصالات اللاسلكية المستقبلية.Translated Description (French)
Cet article présente une nouvelle conception d'antenne Vivaldi (PVA) planaire miniaturisée. La structure d'antenne proposée se compose d'un profil conique d'ouverture et d'un tronçon de cavité alimenté par un simple réseau d'alimentation en ligne à bande de 50 Ω. Le PVA conçu offre des avantages polyvalents, notamment la taille miniaturisée et la conception simple, et a présenté une performance exceptionnelle par rapport à la dernière littérature publiée. L'antenne occupe un espace minimal avec une taille électrique de 0,92λ0 × 0,64λ0 × 0,03λ0. L'antenne atteint une excellente bande passante d'impédance relative de 117,25 % à une perte de retour de 10 dB, un gain maximal réalisé de 10,9 dBi et une excellente efficacité de rayonnement de 95 % aux résonances spécifiques. Les caractéristiques optimales de l'antenne, c'est-à-dire la large bande, le gain élevé et l'efficacité du rayonnement, sont obtenues avec une approche efficace basée sur les rainures. En outre, les résultats d'antenne proposés sont également analysés dans le domaine temporel, ce qui montre l'excellente performance de retard de groupe <2 ns dans la bande opérationnelle. L'antenne proposée présentait un diagramme de rayonnement de champ lointain stable dans des plans orthogonaux et une forte distribution de courant à de multiples résonances. La simulation et le résultat mesuré montrent un bon accord. L'antenne proposée a atteint des performances optimales et convient aux futures applications de communication sans fil.Translated Description (Spanish)
Este documento presenta un nuevo diseño de antena Vivaldi plana miniaturizada (PVA). La estructura de antena propuesta consiste en un perfil cónico de apertura y un talón de cavidad alimentado con una simple red de alimentación de línea de tira de 50 Ω. El PVA diseñado ofrece ventajas versátiles, incluido el tamaño miniaturizado y el diseño simple, y exhibió un rendimiento excepcional en comparación con la literatura más reciente. La antena ocupa un espacio mínimo con un tamaño eléctrico de 0.92λ0 × 0.64λ0 × 0.03λ0. La antena logra un excelente ancho de banda de impedancia relativa del 117,25% a una pérdida de retorno de 10 dB, una ganancia máxima realizada de 10,9 dBi y una excelente eficiencia de radiación del 95% a las resonancias específicas. Las características óptimas de la antena, es decir, banda ancha, alta ganancia y eficiencia de radiación, se logran con un enfoque basado en ranuras eficientes. Además, los resultados de antena propuestos también se analizan en el dominio del tiempo, lo que muestra el excelente rendimiento del retardo de grupo <2 ns en la banda operativa. La antena propuesta mostró un patrón de radiación de campo lejano estable en planos ortogonales y una fuerte distribución de corriente en múltiples resonancias. La simulación y el resultado medido muestran un buen acuerdo. La antena propuesta ha logrado un rendimiento óptimo y es adecuada para futuras aplicaciones de comunicación inalámbrica.Files
9912008.pdf.pdf
Files
(15.8 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:851a752b6ba733dc3314308c855c3856
|
15.8 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- هوائي فيفالدي عريض النطاق وعالي الكسب لتطبيقات الاتصالات اللاسلكية المستقبلية
- Translated title (French)
- Une antenne Vivaldi planaire miniaturisée à large bande et à gain élevé pour les futures applications de communication sans fil
- Translated title (Spanish)
- Una antena Vivaldi plana miniaturizada de banda ancha y alta ganancia para futuras aplicaciones de comunicación inalámbrica
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3192609951
- DOI
- 10.1155/2021/9912008
References
- https://openalex.org/W165650081
- https://openalex.org/W2038821639
- https://openalex.org/W2053374186
- https://openalex.org/W2053501222
- https://openalex.org/W2110382542
- https://openalex.org/W2123935080
- https://openalex.org/W2163272526
- https://openalex.org/W2429837089
- https://openalex.org/W2510128264
- https://openalex.org/W2615410295
- https://openalex.org/W2768420153
- https://openalex.org/W2768922625
- https://openalex.org/W2776005119
- https://openalex.org/W2787248437
- https://openalex.org/W2789321687
- https://openalex.org/W2791399540
- https://openalex.org/W2793648999
- https://openalex.org/W2939405521
- https://openalex.org/W2946065232
- https://openalex.org/W2966266062
- https://openalex.org/W2969115819
- https://openalex.org/W2969398652
- https://openalex.org/W2969821816
- https://openalex.org/W2977554481
- https://openalex.org/W2996252459
- https://openalex.org/W3014727628
- https://openalex.org/W3014985052
- https://openalex.org/W3015673982
- https://openalex.org/W3041543424
- https://openalex.org/W3047436208
- https://openalex.org/W3049717838
- https://openalex.org/W3062818343
- https://openalex.org/W4238084253