Design and characterization of log periodic rectangular slot ring antenna

Abstract

This work studies two log-periodic rectangular slot ring antennas configurations. The first configuration is a CPW feed antenna. Return Loss ≤ - 10dB or VSWR ≤ 2 is achieve throughout 5.90 to 12.60GHz for this configuration, but feed the antenna by the larger element excites two different resonance modes for this element throughout the desire bandwidth causing undesirable behavior in the radiation of the antenna. The second configuration tries to solve the directivity problem; a microstrip and CPW feed antenna configuration is presented. Return loss ≤ -7.33 dB from 4.80GHz to15.10GHz and a good radiation pattern with directivity from 0-7dB is achieved. A statistical characterization 26 DOE is presented for a microstrip and CPW feed configuration. The antenna reflection coefficient and radiation pattern pointing angle were analyzed and regression models were used to predict the antenna responses. The models give an understanding on the effect of the antenna design parameters on the responses of the antenna. These models are validated by comparing various simulations of the DOE. Also, antennas were fabricated and measured to further validate the results and comparable results were obtained for the final micrsotrip and CPW feed antenna designed.

En este trabajo se estudian dos configuraciones de antenas log-periodice en forma de anillos rectangulares. La primera configuración es una antena alimentada por CPW. Con esta configuración se pudo obtener reflexiones “RL”≤ -10 dB o “VSWR” ≤ 2 en un rango en frecuencia desde 5.90GHz hasta 12.60GHz; pero al alimentar la antena a través del elemento más grande se excitan dos modos de resonancia para el mismo provocando un comportamiento no deseado en el patrón de radiación. Una segunda configuración es presentada con la intensión de resolver el problema de la directividad; se presenta una nueva configuración donde la misma antena es alimentada por medio de microcinta y CPW. Reflexiones “RL” ≤ -7.33dB o “VSWR” ≤ 2.5 fueron obtenidas desde 4.80GHz hasta 15.10GHz y también un buen patrón de radiación con directividad que varía entre 0 y 7 dB. También se presenta una caracterización mediante el método estadístico llamado Diseño de experimento, donde se aplica un diseño 26 a la antena alimentada por medio de microcinta y CPW. Las reflecciones y el ángulo hacia donde apunta el patrón de radiación fueron analizados y se obtuvo un modelo de regresión con el cual se puede predecir la respuesta. Estos modelos nos permiten entender el efecto de los parámetros de diseño en las respuestas de la antena. Se validaron los modelos mediante la comparación de varias simulaciones hechas en el Diseño de Experimento. Además, se fabricaron y midieron varias antenas para luego validar los resultados y se logro obtener resultados comparables para esta última configuración discutida.