การเพิ่มแบนด์วิดท์และลดขนาดของสายอากาศโมโนโพลแบบระนาบด้วยเทคนิคการเซาะร่อง

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้ได้นำเสนอการเพิ่มแบนด์วิดท์และลดขนาดของสายอากาศโมโนโพลแบบระนาบด้วยเทคนิคการเซาะร่องที่ระนาบสร้างเงาของสายอากาศ ซึ่งเป็นเทคนิคที่มีประโยชน์เนื่องจากงานวิจัยที่ผ่านมาสายอากาศแบบระนาบมีลักษณะโครงสร้างขนาดที่ใหญ่และการตอบสนองของค่าอิมพีแดนซ์แบนด์วิดท์แคบ เมื่อนำสายอากาศไปประยุกต์ใช้กับงานระบบการสื่อสารแบบไร้สายย่านความถี่จึงถูกจำกัดไม่ครอบคลุมย่านความถี่ใช้งานสายอากาศต้นแบบที่พัฒนาขึ้นจากงานวิจัยนี้มีลักษณะเป็นโครงโมโนโพลแบบระนาบที่มีการป้อนสัญญาณด้วยท่อนำคลื่นระนาบร่วม (Coplanar Waveguide: CPW) ในการวิเคราะห์สายอากาศต้นแบบใช้การจำลองแบบทางโครงสร้างร่วมกับระเบียบวิธีเชิงประสบการณ์ (Empirical Methods) สำหรับการเซาะร่องในรูปแบบต่างๆ เพื่อลดขนาดของสายอากาศและการปรับอิมพีแดนซ์ แบนด์วิดท์ให้ตอบสนองแถบย่านความถี่กว้างมากขึ้น ผลการจำลองแบบและวัดจริงของสายอากาศเทียบกับกรณีที่ไม่มีการเซาะร่องที่ระนาบสร้างเงา พบว่าการเซาะร่องทำให้โครงสร้างของสายอากาศมีขนาดลดลงเท่ากับร้อยละ 14.5 โดยมีค่าอิมพีแดนซ์แบนด์วิดท์เพิ่มขึ้นร้อยละ 22.86 อยู่ในย่านความถี่แถบกว้างยิ่ง (Ultra Wideband: UWB)โดยแบบรูปการแผ่พลังงานของสายอากาศมีลักษณะเป็นแบบสองทิศทาง ดั้งนั้นโครงสร้างสายอากาศต้นแบบจากงานวิจัยนี้มีขนาดเล็กลงและมีค่าอิมพีแดนซ์แบนด์วิดท์กว้างมากขึ้น

This thesis was presented the bandwidth increment and size reduction of a planar monopole antenna by slot etching technique at the ground plane. It is a useful technique since in most recent papers about planar antennas showed that their structures had bulky sizes with narrow impedance bandwidths. When the mentioned antenna above had been applied to wireless communication systems, they could not be able to cover overall required frequency ranges. The developed prototype antenna is a planar monopole structure with a coplanar waveguide (CPW) feed. The antenna was analyzed by using structure simulations and empirical methods for various shapes of slots, to obtain smaller antenna size and wider impedance bandwidth. From simulation and experimental results, comparing with the structure without slots, the proposed antenna size was reduced about 14.5% while the bandwidth was increased about 22.86% in the ultra-wideband (UWB) frequency range. The radiation patterns were bidirection. Therefore, the slot etching technique at the ground plane can be utilized to develop antennas with reduced sizes and wider impedance bandwidths