A design framework for rigorous constrained EM-driven optimization of miniaturized antennas with circular polarization
Abstrakt
Compact radiators with circular polarization are important components of modern mobile communication systems. Their design is a challenging process which requires maintaining simultaneous control over several performance figures but also the structure size. In this work, a novel design framework for multi-stage constrained miniaturization of antennas with circular polarization is presented. The method involves sequential optimization of the radiator in respect of selected performance figures and, eventually, the size. Optimizations are performed with iteratively increased number of design constraints. Numerical efficiency of the method is ensured using a fast local-search algorithm embedded in a trust-region framework. The proposed design framework is demonstrated using a compact planar radiator with circular polarization. The optimized antenna is characterized by a small size of 271 mm2 with 37% and 47% bandwidths in respect of 10 dB return loss and 3 dB axial ratio, respectively. The structure is benchmarked against the state of-the-art circular polarization antennas. Numerical results are confirmed by measurements of the fabricated antenna prototype.
Cytowania
-
0
CrossRef
-
0
Web of Science
-
0
Scopus
Autorzy (2)
Cytuj jako
Pełna treść
- Wersja publikacji
- Accepted albo Published Version
- Licencja
- otwiera się w nowej karcie
Słowa kluczowe
Informacje szczegółowe
- Kategoria:
- Publikacja w czasopiśmie
- Typ:
- artykuły w czasopismach
- Opublikowano w:
-
Metrology and Measurement Systems
nr 26,
strony 41 - 52,
ISSN: 0860-8229 - Język:
- angielski
- Rok wydania:
- 2019
- Opis bibliograficzny:
- Bekasiewicz A., Kozieł S.: A design framework for rigorous constrained EM-driven optimization of miniaturized antennas with circular polarization// Metrology and Measurement Systems -Vol. 26,iss. 1 (2019), s.41-52
- DOI:
- Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.24425/mms.2019.126331
- Bibliografia: test
-
- Lu, J.H., Chang, B.S. (2017). Planar compact square-ring tag antenna with circular polarization for UHF RFID applications. IEEE Trans. Ant. Prop., 65(2), 432-441. otwiera się w nowej karcie
- Pan, T., Zhang, S., He, S. (2014). Compact RFID tag antenna with circular polarization and embedded feed network for metallic objects. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 13, 1271-1274.
- Son, W.I., Lim, W.G., Lee, M.Q., Min, S.B., Yu, J.W. (2010). Design of compact quadruple inverted-F antenna with circular polarization for GPS receiver. IEEE Trans. Ant. Prop., 58(5), 1503-1510.
- Wang, M.S., Zhu, X.Q., Guo, Y.X., Wu, W. (2018). Miniaturized dual-band circularly polarized quadruple inverted-F antenna for GPS applications. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 17(6), 1109-1113. otwiera się w nowej karcie
- Qu, L., Piao, H., Qu, Y., Kim, H.H., Kim, H. (2018). Circularly polarised MIMO ground radiation antennas for wearable devices. Electronics Lett., 54(4), 189-190. otwiera się w nowej karcie
- Cheng, W., Li, D. (2017). Circularly polarised filtering monopole antenna based on miniaturised coupled filter. Electronics Lett., 53(11), 700-702. otwiera się w nowej karcie
- Zahran, S.R., Hu, Z., Abdalla, M.A. (2017). A flexible circular polarized wide band slot antenna for indoor IoT applications. IEEE Int. Symp. Ant. Prop., 1163-1164. otwiera się w nowej karcie
- Cao, Y., Hong, W., Deng, L., Li, S., Yin, L. (2016). A 2.4 GHz circular polarization rectenna with harmonic suppression for microwave power transmission. IEEE Int. Conf. IoT, 359-363. otwiera się w nowej karcie
- Huang, F.J., Yo, T.C., Lee, C.M., Luo, C.H. (2012). Design of circular polarization antenna with harmonic suppression for rectenna application. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 11, 592-595.
- Mener, S., Gillard, R., Roy, L. (2017). A dual-band dual-circular-polarization antenna for Ka-band satellite communications. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 16, 274-277. otwiera się w nowej karcie
- Han, J.H., Myung, N.H. (2014). Novel feed network for circular polarization antenna diversity. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 13, 979-982.
- Lin, W., Wong, H. (2017). Wideband circular-polarization reconfigurable antenna with L-Shaped feeding probes. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 16, 2114-2117. otwiera się w nowej karcie
- Ogurtsov, S., Koziel, S. (2016). Automated design of circularly polarized microstrip patch antennas with improved axial ratio. Loughborough Ant. Prop. Conf., 1-5. otwiera się w nowej karcie
- Mohammadi, S., Nourinia, J., Ghobadi, C., Pourahmadazar, J., Shokri, M. (2013). Compact broadband circularly polarized slot antenna using two linked elliptical slots for C-band applications. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 12, 1094-1097. otwiera się w nowej karcie
- Wong, K.L., Huang, C.C., Chen, W.S. (2002). Printed ring slot antenna for circular polarization. IEEE Trans. Ant. Prop., 50(1), 75-77.
- Wang, C.J., Shih, M.H., Chen, L.T. (2015). A wideband open-slot antenna with dual-band circular polarization. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 14, 1306-1309. otwiera się w nowej karcie
- Kumar, A., Deegwal, J.K., Sharma, M.M. (2018). Design of multi-polarised quad-band planar antenna with parasitic multistubs for multiband wireless communication. IET Microwaves, Ant. Prop., 12(5), 718-726. otwiera się w nowej karcie
- Kovitz, J.M., Rajagopalan, H., Rahmat-Samii, Y. (2016). Circularly polarised half E-shaped patch antenna: a compact and fabrication-friendly design. IET Microwaves, Ant. Prop., 10(9), 932-938. otwiera się w nowej karcie
- Wang, K.X., Wong, H. (2015). A circularly polarized antenna by using rotated-stair dielectric resonator. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 14, 787-790. otwiera się w nowej karcie
- Tang, H., Wang, K., Wu, R., Yu, C. (2016). ompact broadband CP monopole antenna with tilted branch. Electronics Lett., 52(21), 1739-1740. otwiera się w nowej karcie
- Zhang, X.Y., Jiao, Y.C., Zhang, Z., Li, B. (2018). Miniaturised CP aperture antenna with tri-mode operation for broadening bandwidth. Electronics Lett., 54(3), 122-124. otwiera się w nowej karcie
- Sun, Y.X., Leung, K.W., Mao, J.F. (2018). Dualfunction dielectric resonator as antenna and phase- delay-line load: designs of compact circularly polarized/differential antennas. IEEE Trans. Ant. Prop., 66(1), 414-419. otwiera się w nowej karcie
- Ghassemi, M., Bakr, M., Sangary, N. (2013). Antenna design exploiting adjoint sensitivity-based geometry evolution. IET Microwaves Ant. Prop., 7(4), 268-276. otwiera się w nowej karcie
- Toivanen, J.I., Makinen, R.A.E., Rahola, J., Jarvenpa, S., Yla-Oijala, P. (2010). Gradient-based shape optimisation of ultra-wideband antennas parameterised using splines. IET Microwaves, Ant. Prop., 4(9), 1406-1414. otwiera się w nowej karcie
- Zhou, W., Liu, J., Long, Y. (2017). A broadband and high-gain planar complementary yagi array antenna with circular polarization. IEEE Trans. Ant. Prop., 65(3), 1446-1451. otwiera się w nowej karcie
- Ahdi Rezaeieh, S., Abbosh, A., Antoniades, M.A. (2013). Compact CPW-fed planar monopole antenna with wide circular polarization bandwidth. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 12, 1295-1298. otwiera się w nowej karcie
- Nocedal, J., Wright, S. (2006). Numerical Optimization. 2nd edition, Springer, New York. otwiera się w nowej karcie
- Conn, A., Gould, N.I.M., Toint, P.L. (2000). Trust-region methods. MPS-SIAM Series on Optimization, Philadelphia. otwiera się w nowej karcie
- Koziel, S., Bekasiewicz, A. (2016). Multi-objective design of antennas using surrogate models. World Scientific. otwiera się w nowej karcie
- CST Microwave Studio, ver. 2013, CST AG, Bad Nauheimer Str. 19, D-64289 Darmstadt, Germany, 2013. otwiera się w nowej karcie
- Volakis, J., Chen, C.C., Fujimoto, K. (2010). Small Antennas: Miniaturization Techniques and Appli- cations. McGraw-Hill Professiona. otwiera się w nowej karcie
- Koziel, S., Bekasiewicz, A. (2017). Expedited simulation-driven design optimization of UWB antennas by means of response features. Int. J. RF Microwave CAE, 27(6), 1-8. otwiera się w nowej karcie
- Johanesson, D.O., Koziel, S., Bekasiewicz, A. (2017). An improved procedure for simulation-driven miniaturization of antenna structures. IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, San Diego. otwiera się w nowej karcie
- Wu, Z., Li, L., Li, Y., Chen, X. (2016). Metasurface superstrate antenna with wideband circular polarization for satellite communication application. IEEE Ant. Wireless Prop. Lett., 15, 374-377. otwiera się w nowej karcie
- Fujimoto, T., Jono, K. (2014). Wideband rectangular printed monopole antenna for circular polarisa- tion, IET Microwaves, Ant. Prop., 8(9), 649-656. otwiera się w nowej karcie
- Weryfikacja:
- Politechnika Gdańska
wyświetlono 109 razy
Publikacje, które mogą cię zainteresować
Series-Slot-Fed Circularly Polarized Multiple-Input-Multiple-Output Antenna Array Enabling Circular Polarization Diversity for 5G 28-GHz Indoor Applications
- U. Ullah,
- M. Al-hasan,
- I. Mabrouk
- + 1 autorów