An Investigation of Gain Enhancement of the Wideband Dielectric Resonator Antenna

Abstract

Dielektrik Rezonatör Antenler (DRA), yüksek frekanslı küçük boyutlu uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tezde, yeni bir stacked silindirik reflektör destekli DRA anteni tasarlanmış ve araştırılmıştır. Önerilen DRA anteni aksisimetriktir ve iki dielektrik malzemeden ve antenin altına yerleştirilmiş dikdörtgen bir bakır reflektörden oluşur. Yazarların en iyi bilgisine göre, bu, DRA mühendisliğinde hem Stacked hem de yansıtıcı tekniklerin bu tür birleşiminin ilk kez gösterilmesidir. Farklı geçirgenliğe ve yansıtıcı tekniklere sahip iki dielektrik malzeme empedans bant genişliğini ve antenin kazancını aynı anda artırmaya yardımcı olmaktadır. yani tez esas olarak DRA'nın hem bant genişliği hem de kazancındaki artışa odaklanmaktadır. İstenen DRA antenini elde etmek için üç anten (simple silindirik DRA, Stacked-DRA ve reflektörlü stacked DRA) tasarlanmıştır. Bilgisayar Simülasyon Teknolojisi CST programı önerilen DRA antenini simüle etmek için kullanılır. Önerilen antenin -10 dB'nin altındaki giriş empedans bant genişliği (5,2 GHz - 6,8 GHz) olup, merkez frekansı 5,5 GHz'dir. Bu anten, çalışma aralıkları içinde sırasıyla 10 dBi ve% 85 ortalama kazanç ve yaklaşık radyasyon verimliliği sağlar. Zemin düzleminin altına bir reflektör yerleştirerek> 4dBi kazanç artışı. Prototip DRA anteni üretilir ve ölçülür. Ölçülen sonuçlar ve simüle edilmiş sonuçlar iyi bir anlaşma göstermektedir. Bu prototip anten, 4.1 GHz'den 6.8 GHz'e kadar bandı kapsayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu istenen DRA anteni, kablosuz (Wi-MAX) ve (WLAN) uygulama bantları için uygundur.

Dielectric Resonator (DRAs) antennas are commonly used in small size high-frequency applications. In this thesis, a novel stacked cylindrical reflector backed DRA antenna has been designed and investigated. The proposed DRA antenna is axisymmetric and consists of two dielectric material and a rectangular reflector of copper located under the antenna. According to the authors' knowledge, this type of combination of stacked and reflector methods is first investigated in DRA design. Stacked two dielectric materials with different permittivity and reflector techniques help improve the impedance bandwidth and the antenna's gain simultaneously. i.e., the thesis mainly focuses on the improvement in both the impedance bandwidth and the gain of DRA. To achieve the desired DRA antenna, three antennas (standalone cylindrical DRA, stacked-DRA, and stacked DRA with reflector) are designed. Computer Simulation Technology CST program is used to simulate the proposed DRA antenna. The input impedance bandwidth of the desired DRA antenna below -10 dB is from 4.2GHz to 6.8 GHz, with a center frequency of 5.5 GHz. The proposed DRA gives average gain and approximate radiation efficiency of 10 dBi and 85%, respectively, within the operating frequency range. A gain improvement > 4dBi obtained by placing a reflector under the ground plane. The prototype DRA antenna is fabricated and measured. The measured and simulated results show a good agreement. The fabricated DRA is designed to operate at the band from 4.1 GHz to 6.8 GHz. According to the results, this desired DRA antenna can be used for wireless (Wi-MAX) and (WLAN) application bands.