Tytuł pozycji:
The design of capsule-shaped patch antenna with multiple rectangular slotted for 3D printing technology using conductive PLA material
This research presents the use of 3D printing technology with advanced electromagnetic materials to apply to prototyping and improving antenna design processes. A capsule-shaped patch antenna is used as a representative antenna model that can be combined with multiple rectangular slotted techniques to produce antennas suitable for future wireless communications applications. The design and construction of the antenna starts with a rectangular patch antenna using a microstrip feed technique and a PLA base material. In addition, the conductive PLA material was chosen instead of the copper material for the radiating layer. After that, a co-planar waveguide feeding was used to convert the ground plane from the back to the front layer. For the antenna part, modifications are made at both ends of the patch with semi-circles to form the shape of the capsule. Ultimately, the multiple rectangular slotted technique will be used to increase bandwidth requirements as well as improve the area of the radiation section with reduced material consumption. Mathematical simulation results showed that the antenna design was optimized by calculating the final dimensions of the antenna to be able to support 5GHz ISM band for the WLAN/WiMAX standard. It included the WiFi-6E standard with an operating frequency of 6GHz, that is, coverage from 5.1411GHz to 7.9261GHz and had an antenna gain of 3.52dBi. The prototype antenna was fabricated using 3D printing technology with normal PLA and conductive PLA material. For the measurement results of the prototype antenna, the impedance bandwidth at -10dB was 4.5672GHz to 7.9127GHz and the gain was 3.49dBi. The measurement results of the prototype antenna were found to be consistent with the results from the simulation.
W pracy przedstawiono zastosowanie technologii druku 3D z wykorzystaniem zaawansowanych materiałów elektromagnetycznych do zastosowania w prototypowaniu i udoskonalaniu procesów projektowania anten. Antena patchowa w kształcie kapsułki jest reprezentatywnym modelem anteny, którą można łączyć z wieloma technikami prostokątnych szczelin w celu wytworzenia anten odpowiednich do przyszłych zastosowań komunikacji bezprzewodowej. Projekt i konstrukcja anteny rozpoczyna się od prostokątnej anteny krosowej wykorzystującej technikę podawania mikropaskowego i materiału bazowego PLA. Ponadto na warstwę promieniującą wybrano przewodzący materiał PLA zamiast materiału miedzianego. Następnie zastosowano współpłaszczyznowe zasilanie falowodu w celu przekształcenia płaszczyzny uziemienia z warstwy tylnej na przednią. W przypadku części antenowej modyfikacje przeprowadza się na obu końcach łaty za pomocą półkoli, aby uzyskać kształt kapsułki. Docelowo zastosowana zostanie technika wielu prostokątnych szczelin, aby zwiększyć wymagania dotyczące szerokości pasma, a także poprawić obszar sekcji promieniowania przy zmniejszonym zużyciu materiału. Wyniki symulacji matematycznych wykazały, że projekt anteny został zoptymalizowany poprzez obliczenie ostatecznych wymiarów anteny, aby mogła obsługiwać pasmo ISM 5 GHz w standardzie WLAN/WiMAX. Obejmował standard WiFi-6E o częstotliwości roboczej 6 GHz, czyli zasięgu od 5,1411 GHz do 7,9261 GHz i miał zysk anteny 3,52 dBi. Prototypowa antena została wykonana przy użyciu technologii druku 3D ze zwykłego PLA i przewodzącego materiału PLA. W przypadku wyników pomiarów prototypowej anteny szerokość pasma impedancji przy -10 dB wynosiła od 4,5672 GHz do 7,9127 GHz, a wzmocnienie wyniosło 3,49 dBi. Stwierdzono, że wyniki pomiarów prototypowej anteny są zgodne z wynikami symulacji.
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).
