d

1. DUAL-BAND Antena Yagi UNTUK WIRELESS
KOMUNIKASI
1. PENDAHULUAN
Komunikasi GSM digunakan lebih luas. dalam GSM yang merupakan sistem komunikasi selular, base
station tetap, dan pengguna mobile.
Dalam beberapa kasus khusus, ketika ada lebih banyak orang berkumpul dari biasanya (seperti
World Expo dan Olimpiade) kapasitas saluran mungkin tidak memadai yang menyebabkan masalah
kemacetan komunikasi dan dalam ° uences yang komunikasi normal. Dalam keadaan seperti itu,
basis non-fixed stasiun akan menjadi sarana yang berguna yang memainkan peran penting untuk
memecahkan masalah di atas. Backhaul dari base station non-fixed dengan Fixed satu adalah
komunikasi point-to-point, jadi antena directional diperlukan untuk menjaga korespondensi antara
mereka. Dalam tulisan ini, kita
memanfaatkan band penjaga komunikasi GSM, dimana saluran kapasitas ditingkatkan, untuk
merancang antena dual-band pada penjaga band untuk komunikasi backhaul dari base station non-fixed
dengan yang fixed. Para penjaga band GSM adalah 915 {935MHz untuk GSM900 dan 1760
{1805MHz untuk GSM1800.
Sebagai antena klasik, karena directivity tinggi, struktur sederhana, mudah untuk memberi makan
dan biaya rendah, Antena Yagi banyak digunakan dalam komunikasi nirkabel, tetapi bandwidth
antena adalah sempit. Sepanjang beberapa tahun terakhir, ada banyak kontribusi dalam desain dan
optimalisasi Antena Yagi untuk speci¯c aplikasi [1 {17]. Misalnya, kecil dan ramping dicetak Yagi-Uda
antena dirancang untuk sistem kendaraan GPRS aplikasi [15]. juga, keberhasilan upaya untuk
meningkatkan gain dari satu Yagi-Uda array yang menggunakan band gap periodik (PBG) struktur
diusulkan dalam [16], yang digunakan untuk jaringan komputer nirkabel. Selain itu, broad-band
kuasi-Yagi antena mencapai diukur 48% bandwidth yang disajikan
untuk sistem radar dan array pencitraan gelombang milimeter di [17].
Dalam tulisan ini, untuk backhaul dari base station non-fixed untuk
yang fixed dalam komunikasi nirkabel, sebuah novel dual-band Yagi-
Uda antena diusulkan. Struktur cabang sederhana digunakan untuk mencapai
kinerja dual-band. Antena diusulkan ditandai dengan
struktur sederhana, mudah penuh dan dengan demikian biaya rendah. Ini dapat mewujudkan
radiasi yang terarah pada band 915 {935MHz dan 1760 {1805MHz dengan
VSWR <2, mendapatkan 5 {6,6 dBi dan front-to-back ratio 6 {9.1 dB, yang dapat
memenuhi persyaratan aplikasi sangat baik.
Organisasi dari makalah ini adalah sebagai berikut. Pada Bagian 2, kita
menyajikan geometri dan konsep desain antena yang diusulkan.
Dalam Bagian 3, desain dan optimalisasi parameter penting adalah
disajikan. Hasil simulasi dan diukur diberikan dalam Bagian 4.
Akhirnya, kami menarik kesimpulan dalam Bagian 5.
2. ANTENA KONFIGURASI DAN DESAIN
TEORI
Gambar 1 menunjukkan con¯guration dari antena yang diusulkan. itu
dual-band Antena Yagi terdiri dari direktur, sopir dan

2. kembali ektor °. Dalam rangka untuk beroperasi di dua band aplikasi, antena
dirancang dengan struktur cabang ful¯lled sederhana dan mudah yang
terdiri dari beberapa elemen pendek dan panjang.
Pengemudi dan re ° ektor memiliki struktur cabang yang sama. untuk
meringankan interaksi antara elemen-elemen pendek dan panjang, kita menempatkan
elemen pendek dari pengemudi dan re ° ektor samping satu sama lain, sebagai
ditunjukkan pada Gambar 2 (a). Untuk sutradara, jika struktur yang sama dengan
sopir dan re ° ektor dipilih, elemen panjang akan setara
untuk ulang ° ektor di band frekuensi tinggi, dan kemudian akan menyebabkan
Gmbar 1
Gmbar 2
arah radiasi terbalik. Oleh karena itu, kita mengadopsi struktur yang
elemen panjang dan pendek yang dihubungkan oleh cabang seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 2 (b), di mana panjang cabang akan menjadi sekitar seperempat
dari panjang gelombang frekuensi pusat pita frekuensi tinggi.
Ketika antena beroperasi di band frekuensi rendah, cabang dalam keadaan arus pendek,
sehingga unsur lama bekerja sebagai re ° ektor

3. saat ini. Di sisi lain, ketika antena beroperasi di
Band frekuensi tinggi, cabang dalam keadaan terbuka sirkuit, yaitu
mengatakan, elemen panjang sama dengan dua elemen pendek yang dapat
dianggap sebagai dua direktur [18, 19]. Karena dua direktur setara
menyimpang dari pusat antena, e®ect direktur mereka mungkin lemah, dan
radiasi arah mungkin dalam ° dipengaruhi, dan dengan demikian direktur lain
Unsur ditempatkan di depan struktur cabang untuk meningkatkan
Direktur e®ect di band frekuensi tinggi. Distribusi saat ini
pada frekuensi tinggi dan rendah ditunjukkan pada Gambar 2 (b). yang diusulkan
struktur dengan desain parameter yang tepat dan optimasi dapat memenuhi
persyaratan kinerja dual-band.
3. DESAIN DAN OPTIMASI STRUKTUR
PARAMETER
Hal ini tidak di ± kultus membedakan bahwa unsur-unsur pendek dari cabang
terutama digunakan untuk band frekuensi tinggi, sedangkan unsur-unsur yang lama
terutama untuk band frekuensi rendah. Namun pada kenyataannya, karena
dalam ° uences antara parameter struktur, itu adalah di ± kultus untuk jangka pendek
dan elemen lama untuk beroperasi di band masing-masing mereka sendiri seperti yang kita
harapkan.
Kinerja sangat bervariasi dengan parameter struktur. Jika tidak tepat
parameter struktur dirancang, arah radiasi di beberapa
frekuensi dapat membalikkan ke re ° ektor, atau antena tidak dapat mencapai
kinerja yang baik dalam dua band secara bersamaan. Singkatnya, itu adalah
di ± kultus dan penting untuk menentukan parameter struktur dalam desain
proses. Desain antena meliputi penentuan
parameter struktur awal dan optimalisasi struktur awal
sesuai dengan kebutuhan kinerja dual-band.
Frekuensi pusat dari dua band yang dirancang adalah f0L =
925MHz dan f0H = 1782 MHz, dan gelombang yang relevan panjang yang
diwakili oleh L dan h. Dengan asumsi 0 = (L + h) = 2, LO1, LR1,
LD1, d2 dan d4, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, dirancang awalnya pada
dasar tiga elemen Antena Yagi dengan 2Lo1 = 0: 453¸L,
2Ld1 = 0: 451¸L, 2Lr1 = 0: 479¸L, dan d2 = d4 = 0: 250, sementara LR2,
LO2, LDO, LD2, d1, d3 dan d5 dirancang awalnya berdasarkan dari
empat elemen Antena Yagi dengan 2Lo2 = 0: 463¸H, 2Lr2 = 0: 486¸H,
2Ldo = 2Ld2 = 0: 461¸H dan d1 = d3 = d5 = 0: 25H. parameter
Dd, Do dan Dr merupakan faktor penting yang menentukan dual-band
arah radiasi. Jika nilai-nilai mereka terlalu besar, radiasi
mungkin dua arah, sedangkan jika terlalu kecil, arah radiasi di
Band frekuensi tinggi dapat dibalik dengan re ° ektor. Selain itu,
nilai Ld tidak memadai juga akan mengarah pada arah radiasi sebaliknya. Oleh karena itu,
nilai awal yang tepat harus dirancang untuk menjamin
dual-band directivity dasarnya. Nilai awal Dd, Do, Dr dan
Ld dirancang secara individual sebagai 3,5 cm, 2 cm, 2 cm dan 1 cm. kemudian mengatur
Lr = LR2 = 2, Lo = LO2 = 2, d6 = Dr = 2, dan d7 = Do = 2. Dengan di atas

4. parameter awal ditentukan, struktur awal diperoleh.
Secara umum, kembali ° ektor a®ects impedansi input
dan front-to-back ratio sangat, tapi gain tidak jelas, dan
Sopir adalah faktor kunci yang di ° uences impedansi input, sementara
Direktur menghasilkan e®ect jelas di bagian depan-to-back ratio, gain
dan impedansi masukan semua bersama-sama [19]. The e®ect interlaced dari
parameter kinerja membuat desain yang sangat rumit, yang
evolusi di®erential (DE) algoritma [20 {23] digunakan untuk mengoptimalkan
parameter struktur antena yang diusulkan dan membuat tradeo® sebuah
antara kinerja yang bersangkutan.
Ini adalah masalah optimasi multi-tujuan. desain
tujuan antena diusulkan untuk memaksimalkan front-to-back
rasio FBR (x; f) dan gain G (x; f), dan mencapai impedansi masukan
Z (x; f) sekitar 50 ohm di dua band. Kami mengambil
Metode yang beratnya multi frekuensi dan fungsi multi-tujuan dan
menggabungkan mereka dengan garis lurus membentuk fungsi tujuan tunggal untuk
dipecahkan.
Fungsi tujuan dinyatakan sebagai berikut,
F (x; f) =
MX
i = 1
[£ G (x; fi) + b £ FBR (x; fi) ¡c £ j50¡Re (Z (x; fi)) j
¡D £ Jim (Z (x; fi)) j] (1)
dimana vektor x mewakili parameter struktur antena.
Parameter f merupakan frekuensi. M merupakan jumlah
poin frekuensi tertarik. Konstanta positif a, b, c dan d
adalah bobot yang mengendalikan kontribusi dari masing-masing istilah untuk keseluruhan
fungsi tujuan. Prinsip-prinsip panduan untuk menentukan nilai-nilai mereka
adalah meningkatkan ketika prioritas diberikan kepada gain, meningkatkan b saat
prioritas diberikan kepada rasio front-to-back dan meningkatkan c dan d saat
prioritas diberikan kepada pencocokan impedansi. Dengan demikian, dengan menyesuaikan,
b, c dan d, kita membuat tradeo® antara parameter kinerja.
Antena diusulkan dioptimalkan untuk menentukan x yang memaksimalkan
fungsi tujuan. Rentang variabel adalah sebagai berikut: kisaran 2Lr1 adalah
0: 45L »0: 5L, dan 2Lr2 adalah 0: 45H» 0: 5H. 2Lo1 adalah 0: 43¸L »0: 5L,
dan 2Lo2 adalah 0: 43¸H »0: 5H. 2Ld1 adalah 0: 42L »0: 5L, dan 2Ld2 adalah
0: 42h »0: 5H. d1, d3 dan d5 semua 0: 15H »0: 4H, dan d2 dan d4
keduanya 0: 150 »0: 40. Selama proses optimasi, metode
kode momen (NEC2) [24] melakukan tugas menganalisis antena.
Parameter struktur dioptimalkan dari antena yang diusulkan diberikan
pada Tabel 1.
Table 1

5. Gambar 3
4. disimulasikan dan TERUKUR HASIL
Sebuah prototipe dari dual-band Antena Yagi dengan dimensi
dioptimalkan di atas diproduksi. The foto dari fabrikasi
antena ditunjukkan pada Gambar 3. Unsur-unsur terbuat dari kuningan
kabel dengan radius 1,1 mm, dan pelat resin epoxy melekat ke
antena untuk menyediakan mekanik pendukung dan Xing. Ada banyak
jenis balun seperti yang dijelaskan dalam [25], dan metode choke magnetik
cincin diambil di sini, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 (b). Untuk desain balun adalah tidak
penekanan dalam tulisan ini, kita tidak melakukan penelitian lebih lanjut di atasnya
di sini. Pengukuran prototipe dilakukan oleh HP8753D sebuah
analyzer jaringan dalam ruang anechoic microwave, dan diukur
Hasilnya ditunjukkan pada Gambar 4 dan 5.
Dalam Gambar 4, VSWR antena sehubungan dengan 50Ohm
Jalur transmisi impedansi digambarkan. Seperti yang terlihat, ada dua
bandwidth operasi dengan VSWR <2 yang meliputi band 915 {
935MHz dan 1760 {1805 MHz, dan hasil simulasi dan diukur
dalam perjanjian secara keseluruhan. Bandwidth diukur adalah sedikit
lebih lebar dari simulasi satu, yang terutama disebabkan oleh tersedak
cincin magnet pada baris pakan yang digunakan untuk mengurangi arus

6. pada selubung kabel.
Pola radiasi dari prototipe dibuat diukur pada
920MHz dan 1780MHz di H-pesawat (yz) dan E-pesawat (XY
pesawat). Hasil yang diukur, bersama dengan orang-orang simulasi, yang
ditunjukkan pada Gambar 5. Ada kesepakatan yang baik antara diukur
hasil dan data simulasi. Hal ini jelas mengamati bahwa prototipe
menyadari radiasi directional di dua frekuensi. The simulasi
pola frekuensi lain yang tidak disediakan di sini, tapi mereka tetap
konsistensi tinggi pada pita 915 {935MHz dan 1760 {1805 MHz,
masing-masing. Data gain dan rasio front-to-back dari
prototipe dalam dua band diberikan dalam Tabel 2, dari mana kita dapat
melihat nilai-nilai rasio front-to-back 6 {9.1 dB, dan nilai-nilai gain
adalah 5 {6,6 dBi. Untuk mencapai kinerja yang baik dari VSWR dan depan-to-
back ratio, sebuah tradeo® wajar dibuat antara kinerja
parameter selama proses desain, yang membuat gain dari
antena tidak terlalu tinggi, tetapi masih dapat diterima untuk yang disebutkan di atas
aplikasi.
gmbar 4
Gbr 5

7. Table 2
Semua hasil di atas menunjukkan bahwa antena diusulkan
melakukan sangat baik untuk memenuhi persyaratan aplikasi.
5. KESIMPULAN
Dalam makalah ini, sebuah novel dual-band (915 {935MHz dan 1760 {1805 MHz)
Antena Yagi telah diusulkan untuk base station non-fixed
backhaul dalam komunikasi nirkabel. Untuk mencapai kinerja dual-band, struktur cabang yang
sederhana dan mudah lengkap yang
digunakan. Desain antena con¯guration dan metodologi optimasi
telah dijelaskan. Diskusi kualitatif penting
parameter memberikan panduan singkat bagi para desainer antena. A
prototipe dari dual-band Antena Yagi itu dibuat dan
diukur dengan hasil mencapai nilai dikecualikan. Dalam dua
band operasi, antena diusulkan mencapai radiasi directional
dan pertunjukan yang VSWR <2, gain mutlak diterima 5 {6,6 dBi
dan front-to-back ratio 6 {9.1 dB.
Dual-band Antena Yagi memiliki struktur sederhana, mudah
Full dan biaya demikian rendah. Kami dibuat prototipe di kawat
bentuk. Dalam rekayasa yang sebenarnya antena juga dapat diwujudkan dalam lainnya

8. bentuk. Berdasarkan konsep desain yang diusulkan, diharapkan untuk mengembangkan
antena untuk aplikasi yang lebih luas dalam komunikasi nirkabel modern.
REFERENSI
1. Sun, B.-H., S.-G. Zhou, Y.-F. Wei, dan Q.-Z. Liu, Modi¯ed
dua-elemen Antena Yagi dengan balok merdu, "Kemajuan Dalam
Electromagnetics Research, Vol. 100, 175 {187, 2010.
2. Bayderkhani, R. dan HR Hassani, Wideband dan rendah
seri linear sidelobe FED Yagi-seperti antena array, "Kemajuan Dalam
Electromagnetics Penelitian B, Vol. 17, 153 {167, 2009.
3. Bemani, M. dan S. Nikmehr, Novel lebar-band microstrip
Yagi-Uda antena array untuk aplikasi WLAN, "Kemajuan Dalam
Electromagnetics Penelitian B, Vol. 16, 389 {406, 2009.
4. Zhao, S.-C, B.-Z. Wang, dan W. Shao, Recon¯gurable Yagi-
Uda substrat untuk pengurangan RCS dari patch antena, "Kemajuan Dalam
Electromagnetics Penelitian B, Vol. 11, 173 {187, 2009.
5. Zhang, XC, J. Liang, dan JW Xie, Kuasi-Yagi
antena subarray FED oleh T junction ortogonal, "Kemajuan
Dalam Electromagnetics Research Letters, Vol. 4, 109 {112, 2008.
6. Kramer, O., T. Djera¯, dan K. Wu, vertikal multilayer-ditumpuk
Yagi antena dengan tunggal dan ganda polarisasi, "IEEE Trans.
Antena Propag., Vol. 58, No. 4, 1022 {1030, April 2010.
7. Misra, IS, RS Chakrabarty, dan BB Mangaraj, Desain,
analisis dan optimalisasi V-dipol dan yang tiga elemen Yagi-
Uda array, "Kemajuan Dalam Electromagnetics Research, Vol. 66, 137 {
156, 2006.
8. Brianeze, JR, trimatra Yagi antena, "2009
SBMO / IEEE MTT-S International Microwave & Optoelec-tronics
Conference (IMOC 2009), 432 {436, 2009.
128 Xin et al.
9. DeJean, GR dan MM Tentzeris, A-gain tinggi microstrip baru
Yagi antena array dengan front-to-back (F / B) ratio tinggi untuk
WLAN dan gelombang milimeter aplikasi, "IEEE Trans. Antena
Propag., Vol. 55, 298 {304, Februari 2007.
10. Chen, HD, broadband Compact lengan microstrip-line-makan
Monopole antena untuk aplikasi DTV dan tanah pesawat e®ect, "
IEEE Antena Wireless Propag. Lett., Vol. 7, 497 {500, 2008.
11. Phillip, RG, B. Schoenlinner, dan GM Rebeiz, A 24-
GHz-gain tinggi Antena Yagi array, "IEEE Trans. Antena
Propag., Vol. 52, No. 5, 1257 {1261, Mei 2004.
12. Huang, J., Planar microstrip antena Yagi array, "Proc. IEEE-APS
Symp., Vol. 2, 894 {897, Juni 1989.
13. Densmore, A. dan J. Huang, Microstrip Antena Yagi untuk mobile
satelit, "IEEE Antena dan Propagasi Masyarakat Int.

9. Symp., Vol. 2, 616 {619, Juni 1991.
14. Huang, J. dan A. Densmore, Microstrip Antena Yagi untuk mobile
aplikasi kendaraan satelit, "IEEE Trans. Antena Propag.,
Vol. 39, No. 7, 1024 {1030, Juli 1991.
15. Kim, D.-Z., S.-Y. Park, dan W.-S. Jeong, A kecil dan
slim dicetak Yagi antena untuk aplikasi mobile, "Microwave
Conference, APMC 2008, 2008.
16. Padhi, SK dan M. Bialkowski, Investigasi lobang
ditambah microstrip antena Yagi menggunakan struktur PBG, "IEEE
Antena dan Propagasi Masyarakat Int. Symp., Vol. 3, 752 {755,
Juni 2002.
17. Kaneda, N., WR Deal, Y. Qian, R. Waterhouse, dan T. Itoh, A
broad-band planar Quasi-Yagi antena, "IEEE Trans. Antena
Propag., Vol. 50, No. 8, 1158 {1160, Agustus 2002.
18. Lin, CL, Antena Engineering Handbook, 178 {182, Penerbitan
House of Electronics Industry, Beijing, Cina, 2002.
19. Zhou, CD, YK Wang, dan LM Zhou, Teori dan Insinyur
Wire Antena, 112 {119 dan 251 {255, Xidian University, Xi'an,
China, 1988.
20. Harga, K., Ide Baru dalam Optimasi, 77 {106, McGraw-Hill
Publishing Company, 1999.
21. Storn, R., evolusi Di®erential, sederhana dan e ± efisien heuristik
strategi untuk optimasi global selama ruang terus-menerus, "Jurnal
Global Optimization, Vol. 11, 341 {359, Dordrecht, 1997.
22. Babu, BV dan MML Jehan, evolusi Di®erential untuk multi
optimasi objektif, "The 2003 Kongres Evolusioner
Perhitungan 2003. CEC'03, Vol. 4, 2696 {2703, 2003.
Kemajuan Dalam Electromagnetics Research Letters, Vol. 16, 2010 129
23. Panduro, MA, CA Brizuela, LI Balderas, dan DA Acosta,
Perbandingan algoritma genetika, optimasi segerombolan partikel
dan metode evolusi di®erential untuk desain scannable
array antena melingkar, "Kemajuan Dalam Electromagnetics Penelitian
B, Vol. 13, 171 {186, 2009.
24. Burke, GJ dan AJ Poggio, elektromagnetik numerik
kode (NEC) -Metode momen, "Rep. UCID18834, Lawrence
Livermore Lab., CA, Januari 1981.
25. Kraus, JD dan RJ Marhefka, Antena: Untuk Semua Aplikasi,
3rd edition, 803 {825, Perusahaan MxGraw-Hill, Inc, 2002.