สายอากาศไดโพลล็อคพิริออดิกแบบแถวลำดับสำหรับประยุกต์ใช้ ในระบบอัลตราไวด์แบนด์

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้นาเสนอสายอากาศไดโพลล็อคพิริออดิกแบบแถวลาดับสาหรับประยุกต์ใช้ ในระบบอัลตราไวด์แบนด์ โดยสายอากาศจะถูกวิเคราะห์ระเบียบวิธีเชิงตัวเลขด้วยโปรแกรม Computer Simulation Technology : CST Microwave Studio การออกแบบสายอากาศใช้วัสดุฐานรองชนิด FR4 ที่มีค่าคงตัวไดอิเล็กทริก (ε [subscript r]) เท่ากับ 4.3 ความหนา 0.8 มิลลิเมตร โดยคุณลักษณะของสายอากาศที่จะนำมาวิเคราะห์ประกอบไปด้วย ค่าการสูญเสียเนื่องจากการย้อนกลับ (S[subscript 11]) อัตราส่วนแรงดันคลื่นนิ่ง (VSWR) อัตราขยายของสายอากาศ (Gain) และแบบรูปการแผ่พลังงานระยะไกล (Pattern) เป็นต้น สายอากาศถูกออกแบบให้มีขนาด 72.2 x 115 ตร.มม. โดยมีไดโพลล็อคพิริออดิกแถวลาดับ 8 อิลิเมนท์ ซึ่งพารามิเตอร์หลักในการออกแบบสายอากาศคือ องค์ประกอบทางด้านขนาดและองค์ประกอบทางด้านระยะห่างของอิลิเมนท์ไดโพล ซึ่งปัจจัยหลักนี้ทำให้สายอากาศมีแบนด์วิดท์ ที่กว้างครอบคลุมการใช้งานในระบบอัลตราไวด์แบนด์ จากการทดสอบแสดงให้เห็นว่าสายอากาศมีแบนด์วิดท์ที่ใช้งานได้ตั้งแต่ 1.8 – 12 GHz ซึ่งคิดที่ค่าการสูญเสียเนื่องจากการย้อนกลับที่ต่ำกว่า -10 dB สายอากาศมีค่าประวิงกลุ่มน้อยกว่า 2 ns อัตราขยายของสายอากาศตลอดย่านความถี่ไม่น้อยกว่า 4 dBi และแบบรูปการแผ่พลังงานระยะไกล ของสายอากาศเป็นแบบทิศทางเดียว จากคุณลักษณะต่างๆ ของสายอากาศจึงมีความเหมาะสมสำหรับนำไปประยุกต์ใช้ในระบบอัลตราไวด์แบนด์ ตามมาตรฐาน IEEE 802.15.3a

This research proposed a Log-Periodic Dipole Array Antenna for Ultra-Wideband Communication System. The antenna was analyzed using numerical methods by the Computer Simulation Technology program: CST Microwave Studio. Its design was based on FR4 base material with dielectric constant (ε [subscript r]) of 4.3 and 0.8 mm thickness. Its analyzed characteristics consisted of Return Loss (S[subscript 11]), Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), Gain and Wave radiation pattern, etc. The size of the antenna was 72.2 x 115 mm[superscript2] including log-periodic dipole array 8th element. The main parameter in the design of the antenna was configuration of scale and distance composition of dipole elements. This main factor created wide bandwidth covering the use of the ultra-wideband system. The result indicated that Log–Periodic Dipole Array Antenna has 1.8 - 12 GHz bandwidth involving return loss lower than -10 dBi. This antenna has a delay group lower than 2 ns. Its gain throughout frequency range was at least 4 dBi with its wave radiation pattern of one direction. Consequently, this antenna is suitable to apply with the ultra-wideband system according to the IEEE 802.15.3a standard.