Multiband Antenna Design Based on Descartes Circle Theorem

Abstract

Self-similar slots, known as fractal geometries, are widely used to enhance the bandwidths of the patch antennas. In this study, Descartes Circle Theorem (DCT) is used to obtain the fractal geometries for four iterations. Dual and wideband are achieved by applying CPW-fed Circular Fractal Antenna (CFA) for half- wave length applications. The design and simulation of this study are carried out by using CST Microwave Simulation Software. Two wideband responses were obtained, 23 % at resonance 1.08 GHz, and 3 % at 1.82 GHz. The resonant frequency was lowered by 51.3 %. The directivity was 6.54 dB when the original design was deployed where it was 3.97 dB and 6.72 dB for the resonant frequencies 1.08 GHz and 1.82 GHz respectively. Additionally, U and H ground cut designs are proposed and simulated. Bandwidths of 45 % at resonate frequency of 1.004 GHz and 55.9 % at resonate frequency of 0.958 GHz were achieved respectively. Keywords: circular fractal antenna, CPW-fed, Descartes Circle Theorem, self –similar iteration, bandwidth

ÖZ: Fraktal geometriler olarak bilinen kendinden benzer geometrik yapılar, yama antenlerinin bant genişliklerini geliştirmek için yaygın olarak kullanlmaktadır. Bu çalışmada, Descartes daire teoremi, fraktal geometrileri elde etmek için kullanılmıştır. Yarım dalgaboyu uygulamaları için, uygulanan CPW beslemeli dairesel fraktal antenler ile, çift ve geniş bant elde edilmiştir. Bu çalışmanın tasarımı ve simülasyonu CST Mikrodalga Simülasyon Yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Rezonant frekansı 1.08 GHz'de ve 1.82 GHz'de sırası ile % 23 ve % 3 iki geniş bant elde edilmiştir. Rezonans frekansı % 51.3 oranında düşürülmüştür. Özgün tasarım yöntemi uygulandığında 6.54dBi olan yönelimin, dördüncü derece iterasyon uygulaması için, 1.08 ile GHz 1.82 GHz resonat frekanslarında sırasıyla 3.97 dB ve 6.72 dB değerlerine yükseldiği görülmüştür. Ayrıca, zemin üzerinde uygulanan U ve H şeklindeki yarıklar vasıtası ile, sırasıyla 1.004 GHz’te % 45 ve 0.958 GHz’te de % 55.9 bant genişliği elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: dairesel fraktal slot anteni, CPW beslemeli, Descartes daire teoremi, kendinden farklı iterasyon, bant genişliği