تصميم وتنفيذ هوائي متعدد الحزم قابل للتعديل للتطبيقات الفضائية
Design and Manufacturing of Reconfigurable Multi-Band Antenna for Aerospace Applications
- الباحث
- مالك نعيم مهدي
- المشرف
- فرج محل محمد - احمد حميد رجه
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم الهندسة الكهروميكانيكية / الهندسة الكهروميكانيكية
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2023
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Reconfigurable antenna;Multi-band antenna;Aerospace applications;Microstrip
الملخص
اقترح هذا العمل تصميم هوائيات عدد اثنان نوع رقعة قابلين لإعادة التشكيل مع اثنين من الدايودات لتمكين الهوائيات من العمل ضمن ثلاثة حزم للتردد عاملة في تطبيقات الفضاء. شكل التصميمان (خارطة العراق والشكل '1) مع ابعاد كلية 1.6<18:24 ملم 3 و 1.6<3030 ملم 3 , يعمل الهوائيان على عدد من الحزم الترددية مع إضافة مرنان حلقي عدد اثنان على جانبي خطوط النقل للهوائيين متصلة مع الهوائي بواسطة دايود و دائرة انحياز لتشغيل الدايودات الهوائيين مبنيان على مادة الركيزة العازلة نوع روجر5880 مع 2.2 ثابت عازل والغرض من هذه الهوائيات هو العمل في ثلاثة نطاقات ترددية لتطبيقات الفضاء X) و Ku و >1 ) بعرض حزمة ترددية مقدارها( 20-8 )جيجا هيرتز مع خسارة عودة أقل من 10 - دسيبل إلى 40 - ديسبل وكسب من 1.88 dBi حتى 10.38 dal Bi الجوية ، والاتصالات الفضائتية الثابتة ، WIMAX ،WLAN استكشاف الأرض ، ale الفلك وتطبيقات الأقمار الصناعية المتنقلة. تم استخدام دايودات نوع PIN تعمل بأربعة حالات (إطفاء -إطفاء , إطفاء - تشغيل , تشغيل إطفاء , تشغيل تشغيل ) مما يسمح للتغيير بالحزم الترددية , الدايودات من نوع APD0510-000 وتسم استخدامها للعمل من (8 الى 20 ) جيجا هيرتز , تم استخدام ماكنة CNC نوع ProtoMate S100 في عملية تصنيع الهوائيين و استخدم جهاز محلل شبكة متجه العائد الى وزارة العلوم والتكنولوجيا العراقية لقياس الاستجابة الترددية العملية للهوائيين ,تم اجراء الفحوصات الميكانيكية على الركائز العازلة ( روجر 5880 و (FR4 في مختبر مقاومة المواد لقسم هندسة المواد جامعتنا وهي فحص الانحناء , الصلابة و الصدمة , تمت دراسة تأثير التغيير في حرارة المحيط على عمل الهوائيين بواسطة برنامج CST تم الحصول على تطابق جيد بين النتائج المقاسة ونتائج المحاكاة ,حقق هذا العمل هوائي قابل للتعديل يعمل على bac حزم باستخدام دايودات و حلقات مرنان مفتوحة الطرف تستخدم في نطاق واسع للتطبيقات الفضائية.
Abstract
This study introduces the design of two adaptable microstrip patch antennas tailored for aerospace applications. These antennas, featuring an Iraqi map and T-slotted configuration, have dimensions of 24 × 18 × 1.6 mm3 and 30 × 30 × 1.6 mm3, respectively. To enable operation across multiple frequency bands, two open loop resonators are incorporated on both sides of the microstrip transmission line, along with two PIN diodes and associated biasing circuitry. The antennas are constructed using Roger 5880 substrate material, characterized by a dielectric constant of 2.2 and a height of 1.6 mm. Their primary purpose is to function within the X-band, Ku-band, and K-band for aerospace applications, spanning approximately 15 operating frequencies ranging from 8 to 20 GHz. These antennas exhibit return losses ranging from -10 dB to -40 dB and gains ranging from 1.88 dBi to 10.38 dBi. Their applications encompass aeronautical radio navigation, fixed satellite communication, WLAN, WiMAX, earth exploration, radio astronomy, and mobile satellite communications. Each antenna incorporates two PIN diodes, resulting in four operational configurations (OFF-OFF, OFF-ON, ON-OFF, and ON-ON), facilitating versatile band applications. The specific PIN diode used is the APD0510-000, designed for operation within the 8 to 20 GHz range. The antennas are manufactured using a CNC machine called ProtoMate S100, and their performance is measured using a vector network analyzer in each configuration. Additionally, the mechanical properties of the substrate materials (Roger 5880 and FR-4) are experimentally assessed through bending, impact, and hardness tests. Furthermore, the impact of environmental temperature on antenna performance is investigated using Computer Simulate Technology (CST) Studio Suite. The study demonstrates a close alignment between simulated and calculated results. In summary, this research successfully develops multi-band reconfigurable antennas, with the T-slotted design exhibiting 24 frequency dips and the Iraqi map design demonstrating 9 frequency dips within the 8-20 GHz range. The T-slotted design attains a peak gain of 10.3 dBi, while the Iraqi map design achieves a maximum gain of 7.2 dBi. Additionally, the return loss of the T-shaped antenna is lower than that of the Iraqi map antenna.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.