Gain enhancement of antipodal vivaldi antenna

Abstract

Due to the broadband requirements in the field of communication, Ultra-Wide Band antennas have become popular nowadays. In this study, an antipodal Vivaldi antenna with UWB and compact design was investigated for X band applications. The antenna features have been developed using Defective Ground Surfaces (DGS) and dielectric lenses. The Vivaldi antenna was designed in the CST Microwave Studio Environment to work with RTDroid5880 material (dielectric constant=4.88, height= 0.76mm) in the 8-12 GHz band range. In this study, the Vivaldi antenna structure was chosen; because it is cost-effective and easily producible in production over 1 GHz. In addition, the performance enhancement of the antenna in the study is given in the bandwidth of 8-12 GHz in terms of simulated return loss and propagation gain characteristics.

Haberleşme alanındaki geniş bant gereksinimlerden ötürü Geniş Bantlı antenler günümüzde popüler hale gelmiştir. Bu çalışmada ilk önce X bant uygulamaları ile uyumlu Eşdüzlemsel Vivaldi anten modeli incelenmiştir. Elde edilen anten üzerine yarıklar açılarak antenin S11 ve kazancı iyileştirilmiştir. Anten kazancını arttırmak amacıyla antenin ışıma yüzeyine dielektrik lens eklenerek kazaca etkisi gözlenmiştir. Eklenen yarıkların ve dielektrik lensin etkileri incelenmiş ve benzetim sonuçlarıyla kıyaslanmıştır. Vivaldi anten RTDroid5880 malzemesinden (ϵr=4.88, h= 0.76mm) 8-12 GHz bant aralığında çalışacak biçimde tasarlanmıştır. Anten tasarımı ve spesifikasyonları CST-MWS yazılımında yapılan benzetimler ile elde edilmiştir. Bu çalışmada Vivaldi anten yapısının seçilme sebebi 1 GHz üzerindeki üretimlerde cost-effective ve kolay üretilebilir yapıda olmasıdır. Ayrıca çalışmada antenin performans artımı simüle edilmiş geri dönüş kaybı ve yayılım kazancı karakteristikleri cinsinden 8-12 GHz bant genişliğinde verilmiştir.