INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF DIFFERENT FEED LINE STRUCTURES ON UWB ANTENNA PERFORMANCE BY CHARACTERISTIC MODE ANALYSIS

Bu makalede, farklı besleme topolojilerinin yenilikçi bir UWB anteninde performans üzerindeki etkisi, karakteristik mod analizi kullanılarak araştırılmaktadır. Önerilen tasarım, basit bir kare yapıdan başlayarak karakteristik mod analizi ile yönlendirilmiştir. İlk olarak, kare biçimli yapı için birincil modların rezonans frekanslarının kapalı form tahmini sağlanmıştır. Daha sonra, simetrik kare yuvalar eklenerek frekans spektrumunda rezonans durumda olan karakteristik modlar değiştirilmiştir. Bu modları uyarmak ve ilgili spektrumu kapsayan geniş bantlı bir anten elde etmek için besleme hattının geometrisi değiştirilmiş ve etkileri incelenmiştir. İki temel besleme hattı geometrisi, konik ve geleneksel besleme empedans hattı içermektedir. Önerilen UWB anteninin performansını doğrulamak için prototipleri üretilmiş ve gerçek zamanlı ölçümleri yapılmıştır. Ölçüm sonuçlarına göre, konik besleme hattı için -10 dB referansta (0,9–6 GHz) %147,82'lik geniş bir empedans bant genişliği ve çalışma frekans bandında sabit radyasyon desenleri elde edilmiştir. Sonuçlar, geleneksel empedans hattına göre konik besleme hattının açık avantajını göstermektedir. Üretilen prototiplerin sonuçları, simüle edilen sonuçlara son derece benzerlik göstermiştir. Sunulan sonuçlar, mod analizi yönteminin uygulanabilir olduğunu kanıtlamaktadır

This study investigates the effect of various feed topologies on the parameters of a novel ultra-wideband (UWB) antenna using characteristic mode analysis. The proposed design is guided by characteristic mode analysis, commencing with a basic square structure. Initially, a closed-form estimate of the resonance frequencies of the primary modes is provided for the square-shaped structure. Subsequently, the characteristic modes that resonate in the frequency spectrum are modified by introducing symmetrical square slots. To excite these modes and achieve a wideband antenna that encompasses the relevant spectrum, the geometry of the feeding line is altered and its effects are examined. The study incorporates two fundamental feed line geometries: tapered and traditional feed impedance lines. The proposed UWB antennas are fabricated and measured to validate their performance. According to the measurement results a wide impedance bandwidth of 147.82% at -10 dB reference ((0.9–6 GHz)) and stationary radiation patterns across the operating frequency band are obtained for the tapered feed line. The results demonstrate a significant advantage of the tapered feed line over the traditional impedance line. The results for the fabricated prototypes exhibit high similarity to the simulated results. The findings confirm the applicability of the mode analysis method.