آمار
| تعداد نشریات | 36 |
| تعداد شماره‌ها | 1,192 |
| تعداد مقالات | 8,579 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,988,710 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,032,560 |
طراحی ماتریس باتلر 4×4 باند V در فناوری موجبر شکافی ریج | ||
| الکترومغناطیس کاربردی | ||
| مقاله 3، دوره 11، شماره 2 - شماره پیاپی 27، مهر 1402 اصل مقاله (1.96 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
| محمد نوروزی1؛ محمدحسین استوارزاده* 2؛ سید علی رضوی پاریزی2 | ||
| 1کارشناسی ارشد ، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران | ||
| 2استادیار دانشگاه تحصیلات تکمیلی و ناوری پیشرفته کرمان، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 17 فروردین 1402، تاریخ بازنگری: 22 شهریور 1402، تاریخ پذیرش: 11 مهر 1402 | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله یک ماتریس باتلر در فناوری موجبر شکافی ریج اراﺋﻪ میشود. برای این منظور ابتدا به طراحی کوپلر ریبلت در باند موج میلیمتری پرداخته میشود. ضریب تزویج کوپلر ریبلت طراحی شده dB ۳ و اختلاف فاز دهانههای خروجی آن ۹۰ درجه هست. همچنین افت برگشتی از دهانههای این کوپلر در بازه فرکانسی GHZ 53 تا GHz 60 بهتر از dB 10 هست. سپس به طراحی تقاطع و شیفتدهنده فاز ۴۵ درجه در بازه فرکانسی ذکر شده پرداخته میشود به نحوی که سیگنال خروجی تقاطع و شیفتدهنده فاز با هم اختلاف فاز ۴۵ درجه داشته باشند. با اتصال مناسب چهار کوپلر ریبلت، دو شیفتدهنده فاز و یک تقاطع، ساختار ماتریس باتلر طراحی میشود. ماتریس باتلر طراحی شده دارای ۴ دهانه ورودی و ۴ دهانه خروجی هست. نتایج شبیهسازی ماتریس طراحی شده توسط نرمافزار HFSS نشان میدهد که به‌ازای تحریک هر دهانه ورودی در بازه فرکانسی GHZ 53 تا GHz 60 توان به‌صورت تقریباً مساوی بین ۴ دهانه خروجی با نسبت حدوداً dB ۶- تقسیم میشود و اختلاف فاز خطی بین خروجیهای ماتریس وجود دارد که با تغییر تحریک به دهانه دیگر اختلاف فاز بین خروجیها نیز تغییر میکند. به دلیل ایجاد توزیع دامنه و فاز مطلوب در خروجیهای ماتریس باتلر، نتایج شبیهسازی مورد تأیید هستند. همچنین مقایسه نتایج با نتایج شبیهسازی شده توسط نرمافزار CST تأییدکننده عملکرد مناسب ماتریس طراحی شده میباشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| باتلر؛ ریبلت؛ شیفتدهنده فاز؛ موج میلیمتری؛ موجبر شکافی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Design of V Band 4×4 Butler Matrix in Ridge Gap Waveguide Technology | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohammad Norozi1؛ Mohamad Hossein Ostovarzadeh2؛ Seyed Ali Razavi Parizi2 | ||
| 1Master's degree, Graduate University of Industrial and Advanced Technology, Kerman, Iran | ||
| 2Assistant Professor, University of Postgraduate Education and Advanced Navigation, Kerman, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| This paper presents a Butler matrix in Ridge Gap Waveguide (RGW)technology. For this purpose, we first design the riblet coupler in the millimeter wave band. The riblet coupler is designed with a coupling coefficient of 3 dB and a phase difference of 90 degrees at the outputs. Also, the return loss of all ports of this coupler in the frequency range of 53-60 GHz is better than 10 dB. Then we design a crossover and 45-degree phase shifter in the mentioned frequency range. By integrating four ribelt couplers, two phase shifters and a crossover, the Butler matrix structure is formed. The designed Butler matrix has 4 input and 4 output ports. The simulasion results of the designed matrix obtained by HFSS software show that for excitation of each input port in the frequency range of 53-60 GHz, the power is divided approximately equal between 4 output ports with a ratio of about -6 dB. But there is a linear phase difference between the matrix output ports, which also the phase of output ports change as the excitation port changes to other port. The simulation results are valid due to the desired amplitude and phase distribution at the matrix outputs. Also, comparing the results with those obtained by CST software confirms the proper performance of the designed matrix. . | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Butler, Riblet, Phase shifter, Millimeter wave, Gap Waveguide | ||
| مراجع | ||
|
[1] R. Wu, R. Minami, Y. Tsukui, S. Kawai, Y. Seo, S. Sato, K. Kimura, S. Kondo, T. Ueno, N. Fajri, S. Maki, N. Nagashima, Y. Takeuchi, T. Yamaguchi, A. Musa, K. Kaan Tokgoz, T. Siriburanon, B. Liu, Y. Wang, J. Pang, N. Li, M. Miyahara, K. Okada, and Akira Matsuzawa, “64-QAM 60-GHz CMOS Transceivers for IEEE 802.11ad/ay,” IEEE J. Solid-State Cir., vol. 52, no. 11, pp. 2871-2891, 2017. DOI:10.1109/JSSC.2017.2740264 [2] S. Blandino, G. Mangraviti, C. Desset, A. Bourdoux, P. Wambacq, and S. Pollin, “Multi-User Hybrid MIMO at 60 GHz Using 16-Antenna Transmitters,” IEEE Trans. Cir. Sys. I, vol. 66, iss. 2, pp. 848 – 858, 2019. DOI:10.1109/TCSI.2018.2866933 [3] P. Li, S. Liao, Q. Xue, S. Qu, “60 GHz Dual-Polarized High-Gain Planar Aperture Antenna Array Based on LTCC,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 68, iss. 4, pp. 2883 – 2894, 2020. DOI:10.1109/TAP.2019.2957095 [4] Q. Guo, Q. Wei Lin, H. Wong, “A High Gain Millimeter-Wave Circularly Polarized Fabry–Pérot Antenna Using PRS-Integrated Polarizer,” IEEE Trans. Antennas Propag, vol. 69, iss. 2, pp. 1179 – 1183, 2021. DOI:10.1109/TAP.2020.3011110 [5] Y. J. Cheng, X. Y. Bao, Y. X. Guo, “60-GHz LTCC MiniaturizedSubstrate Integrated Multibeam Array Antenna WithMultiple Polarizations,”IEEETrans. Antennas Propag,vol. 61, iss. 12,pp.5958-5967,2013. DOI:10.1109/TAP.2013.2280873 [6] Y. Pan, Y. Cui, R. L. Li, “Investigation of a Triple-Band Multibeam MIMO Antenna for Wireless Access Points,” IEEE Trans. Antennas Propag, vol. 64, iss. 4, pp. 1234-1241, 2016. DOI:10.23919/EuCAP.2017.7928071 [7] Y. Ban et al., “4G/5G multiple antennas for future multi-mode smartphone applications,” IEEE Access, vol. 4, pp. 2981–2988, 2016. DOI:10.1109/IMWS-AMP.2016.7588434 [8] J. Butler and R. Howe, “Beamforming matrix simplifies design of electronically scanned antennas,” Elec. Design., vol. 9, no. 8, pp. 170–173, 1961. [9] H. J. Moody, “The systematic design of the Butler matrix,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 12, no. 6, pp. 786–788, 1964. [10] A. B. Shallah, F. Zubir, M. K. A. Rahim, H. A. Majid, U. U. Sheikh, N. A. Murad, Z. Yusoff, “Recent Developments of Butler Matrix From Components Design Evolution to System Integration for 5G Beamforming Applications: A Survey,” IEEE Access, vol. 10, pp. 8434 – 88456,2022. DOI:10.1109/ACCESS.2022.3199739 [11] T. Djerafi et al., "Planar Ku-Band 4x4 Nolen Matrix in SIW Technology," IEEE Trans. Micro. Theory Techn., vol.58,no.2,pp.259-266,2010. DOI:10.1109/APMC.2008.4958041 [12] P. Chen, W. Hong, Z. Kuai, and J. Xu, “A Double Layer Substrate Integrated Waveguide Blass Matrix for Beamforming Applications,” IEEE Microw. Wireless Com. Lett., vol. 19, no. 6, pp. 374-376, 2009. https://doi.org/10.1016/j.aeue.2022.154287 [13] D. H. Kim, J. Hirokawa, K. Tekkouk, M. Ando, R. Sauleau, “Comparison between one-body 2-D beam-switching Butler matrix and 2-D beam-switching Rotman lens,” Proceedings of ISAP, 2016. [14] H. N. Chu, Tzyh-Ghuang Ma, “An Extended 4 × 4 Butler Matrix With Enhanced Beam Controllability and Widened Spatial Coverage,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 66, iss. 3, pp. 1301-1311, 2018. DOI:10.1109/TMTT.2017.2772815 [15] P. Baniya, K. L. Melde, “Switched-Beam Endfire Planar Array With Integrated 2-D Butler Matrix for 60 GHz Chip-to-Chip Space-Surface Wave Communications,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett.,vol.18, iss. 2,pp.236-240, 2019. DOI:10.1109/LAWP.2018.2887259 [16] E. T. Der , T. R. Jones, M. Daneshmand, “Miniaturized 4 × 4 Butler Matrix and Tunable Phase Shifter Using Ridged Half-Mode Substrate Integrated Waveguide,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 68, iss. 8, pp. 3379-3388, 2020. DOI:10.1109/TMTT.2020.2989798 [17] Lei-Lei Qiu, L. Zhu, Zhao-An Ouyang; L. Deng, “Wideband Butler Matrix Based on Dual-Layer HMSIW for Enhanced Miniaturization,” IEEE Mic. Wire. Com. Letters , vol. 32, Iss. 1, pp. 25-28, 2022. [18] K. Tekkouk, J. Hirokawa, R. Sauleau, M. Ettorre, M. Sano, M. Ando, “Dual-Layer Ridged Waveguide Slot Array Fed by a Butler Matrix With Sidelobe Control in the 60-GHz Band,” IEEE Trans. Antennas Propag, vol. 63, iss. 9, pp. 3857-3867, 2015. DOI:10.1109/TAP.2015.2442612 [19] T. Tomura, Dong-Hun Kim, M. Wakasa, Y. Sunaguchi, J. Hirokawa, Kentaro Nishimori, “A 20-GHz-band 64×64 Hollow Waveguide Two Dimensional Butler Matrix,” IEEE Access, vol. 7, pp. 164080 – 164088, 2019. [20] M. Farahani, M. Akbari, M. Nedil, A. R. Sebak, T. A. Denidni, “Millimeter-Wave Dual Left/Right-Hand Circularly polarized Beamforming Network,” IEEE Trans. Antennas Propag, vol. 68, iss. 8, pp. 6118-6127, 2020. DOI:10.23919/EuCAP48036.2020.9135282 [21] P.-S. Kildal, E. Alfonso, A. Valero-Nogueira and E. Rajo-Iglesias, “Local metamaterial-based waveguides in gaps between parallel metal plates,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol. 8, pp. 84-87, 2009. DOI:10.1109/LAWP.2008.2011147 [22] P.-S. Kildal, “Three metamaterial-based gap waveguides between parallel metal plates for mm/submm waves,” in Proc. EuCAP, Mar. 2009. [23] E. Rajo, P-S. Kildal, “Numerical Studies of Bandwidth of Parallel Plate Cut-Off Realized by a Bed of Nails, Corrugations and Mushroom-Type Electromagnetic Bandgap for Use in Gap Waveguides,” IET Microw. Antennas Propag., vol. 5, no. 3, pp. 282-289, 2011. DOI:10.1049/iet-map.2010.0073 [24] M. S. Dehghani, D. Zarifi, “Design of Power Divider Based on Gap Waveguide Technology for Use in Low Sidelobe Level 60-GHz Slot Array Antenna,” J. Appl. Electromagnetics, vol. 7, no.2, pp. 97-104, 2020. (In Persian). DOR:20.1001.1.26455153.1398.7.2.11.6 [25] A. U. Zaman, A. A. Glazunov, “Millimeter Wave Wideband High Gain Antenna Based on Gap Waveguide Technology,” Sixth Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP), 2017. [26] Adrián Tamayo-Domínguez, José-Manuel Fernández-González and Manuel Sierra-Castañer, “3-D-Printed Modified Butler Matrix Based on Gap Waveguide at W-Band for Monopulse Radar,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 68, iss. 3, pp. 926-938, 2019. DOI:10.1109/TMTT.2019.2953164 [27] Chao-Hsiung Tseng, Chih-Jung Chen and Tah-Hsiung Chu, “A Low-Cost 60-GHz Switched-Beam Patch Antenna Array With Butler Matrix Network,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 7, pp. 432-435, 2008. DOI:10.1109/LAWP.2008.2001849 [28] K. Tekkouk, J. Hirokawa, R. Sauleau, M. Ettorre, M. Sano, M. Ando, “Dual-layer Ridged Waveguide Slot Array fed by a Butler Matrix with Sidelobe Control in the 60 GHz Band, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63, Iss. 9, pp. 3857 – 3867, 2015. DOI:10.1109/TAP.2015.2442612 [29] P. Chen, W. Hong, Z. Kuai, J. Xu, H. Wang, J. Chen, H. Tang, J. Zhou, and K. Wu “A Multibeam Antenna Based on Substrate Integrated Waveguide Technology for MIMO Wireless Communications, IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 57, no. 6, pp.1813-1821, 2009. DOI:10.1109/TAP.2009.2019868 [30] F. Gross, “Smart Antenna for Wireless Communication,” McGraw-Hill, NY, USA, 2005. [31] H. J. Riblet, “The Short-Slot Hybrid Junction,” Proceedings of IRE, vol. 40, pp. 180-184, 1952. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 3,089 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 2,005 |
||