สายอากาศสวิตช์ลำคลื่นโดยองค์ประกอบพาราซิติกสำหรับการสื่อสารไร้สายในยุคที่ 5

Abstract

โครงงานวิศวกรรมนี้ เป็นการออกแบบสายอากาศสวิตช์ลำคลื่นโดยใช้สายอากาศเพียงต้นเดียวและใช้ องค์ประกอบพาราซิติกเพื่อลดพูข้างและเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ สําหรับการสื่อสารไร้ในยุคที่ 5 สายอากาศทํางานได้ที่ย่านความถี่ 28 กิกะเฮิรตซ์ นอกจากนี้ การสวิตช์ลําคลื่นทําได้โดยการลัดวงจร โดยสายอากาศสามารถสวิตช์ลำคลื่นได้ทั้งหมด 4 แบบ แบบละ 2 ทิศทาง โดยแบ่งเป็น 2 กรณี คือ กรณีที่ 1 จุดป้อนสัญญาณอยู่ที่ตำแหน่ง (1.146, 0.93) ทําให้สายอากาศสามารถสวิตช์ลําคลื่นได้ในทิศทาง 119, 299 องศา 154, 334 องศา 207, 27 องศา และ 243, 63 องศา โดยทําการลัดวงจรที่มุม 112.5, 292.5 องศา 157.5, 337.5 องศา 202.5, 22.5 องศา และ 247.5, 67.5 องศา ตามลำดับ กรณีที่ 2 จุดป้อนสัญญาณอยู่ที่ตำแหน่ง (-1.146, 0.93) ทําให้สายอากาศสามารถสวิตช์ลําคลื่นได้ในทิศทาง 117, 297 องศา 153, 333 องศา 206, 26 องศา และ 244, 64 องศา โดยทําการลัดวงจรที่มุม 112.5, 292.5 องศา 157.5, 337.5 องศา 202.5, 22.5 องศา และ 247.5, 67.5 องศา ตามลำดับ สัมประสิทธิ์การสะท้อนมีค่าต่ำในทุกทิศทางที่ทำการสวิตช์ลำคลื่น แบนด์วิดท์มีค่าประมาณ 500 เมกะเฮิรตซ์ อัตราขยายมีค่าประมาณ 8 dBi และระดับพูข้างมีค่าลดลงเมื่อเทียบกับกรณีสายอากาศไม่มีวงแหวนพาราซิติก โดยข้อดีของสายอากาศ คือ มีโครงสร้างไม่ซับซ้อน ง่ายต่อการสวิตช์ลำคลื่น ขนาดกระทัดรัด

This project presents a design of switched beam antenna using parasitic element for side lobe reduction to increase the performance of system for 5G wireless communication. The antenna can operate at 28 GHz. Moreover, the antenna can switch main beam directions by shorted circuit. The proposed antenna can switch in 4 types, 2 directions in each type, which divided into 2 cases. Case 1, feeding point is (1.146, 0.93), main beam directions are 119/299 degree, 154/334 degree, 207/27 degree and 243/63 degree which shorted circuit positions are 112.5/292.5 degree, 157.5/337.5 degree, 202.5/22.5 degree and 247.5/67.5 degree, respectively. Case 2, feeding point is (-1.146, 0.93), main beam directions are 117/297 degree, 153/333 degree, 206/26 degree and 244/64 degree which shorted circuit positions are 112.5/292.5 degree, 157.5/337.5 degree, 202.5/22.5 degree and 247.5/67.5 degree, respectively. The proposed antenna has low reflection coefficient in all directions. The bandwidth of the antenna is approximately 500 MHz, the gain is approximately 8 dBi and side lobe level is lower when compared with the case without a parasitic ring. The advantage of the antenna is that the structure is not complicated, easy to switch the beam and small in size.