Near Field Focusing of Rectangular Microstrip Patch Antenna Array

Abstract

Near Field focusing is one of the most demanded current day research study. Microstrip patch antenna arrays are widely used for the purpose of focusing the radiation from an antenna in the near field (Fresnel) region. Several researchers are working to reduce the focused spot size and improve the power density within the focused region. A 44 microstrip patch antenna array has been proposed here to be used as a near field focused array at a distance of 800mm in the space with respect to the reference origin at frequency 2.4GHz . A 36mm28mm inset fed microstrip patch antenna has been used, with dielectric substrate FR4 . The thickness of the substrate is 1.6mm. Radiation from the antenna is focused at the focal point by providing each element with a different phase shift with respect to the reference point. The designed structure is a focused MPA array, having maximum radiation at 350mm away from the aperture. The sport size at the point of maximum radiation is 2 80120mm , while at the focal point the size of spot is 2 260260mm . The structure is furthermore modified, in order to move the main beam of the focused field with variation in the frequency. The movement of the main beam is achieved by introducing extra lengths of microstrip lines which are multiples of wavelengths. The proposed structure is able to vary the position of main beam with variation in frequency. Keywords: Microstrip patch antenna, near field, NFF antennas, phase distribution, return loss, E-Field radiation.

ÖZ: Günümüzde, yakın alan odaklama konusu, en çok talep edilen mikrodalga araştırma konularından biridir. Mikroşerit yama anten dizileri, anten ışınlarının yakın alan odaklaması için yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Birçok araştırmacı, odaklanan bölgenin boyutunu azaltmak ve odaklanmış bölgedeki güç yoğunluğunu artırmak için çalışmalar yapmaktadır. Bu çalışmada, 2.4GHz frekansında, besleme referans noktasından 800mm uzaklıktaki alana odaklanan, bir mikrodalga yama anten dizisi önerilmiştir. Gömme mikroşerit besleme ile beslen 3628mm boyutlarındaki antenin alt tabakasında FR-4 kullanılmıştır. Alt tabaka kalınlığı 1.6mmolarak alınmıştır. Anten radyasyonunun belli bir bölgede odaklanmasını sağlamak için, dizideki her eleman için bir referans noktasına göre faz kayması uygulanmıştır. Faz farkı, bireysel antenlerin radyasyonunun uzayda, yakın alan bölgesindeki bir noktada odaklanmasını sağlamaktadır. Tasarlanan anten, 350mm mesafede 2 80120mm boyutundaki alanda maksimum radyasyona sahip, odak noktasında ise 2 260260mm alanda odaklanan bir mikroşerit yama dizi antendir. Tasarım, frekans değişimi ile odak alanını hareket ettirmek amacıyla, geliştirilmiştir. Ana hüzmenin hareketi, mikroşerit hatlara dalgaboyunun katları olan hatlar ilave edilerek elde edilmiştir ve bilgisayar benzetim teknolojisi ile teori başarı ile test edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Mikroşerit yama anten, yakın alan, NFF antenler, faz dağılımı, geri dönüş kayıbı, E-alanı, ışıma eğrisi.