افزایش پهنای باند آنتن الكتریكی كوچک با استفاده از مدارات فعال غیر فاستری به عنوان شبه فراماده

Transcript

1 افزایش پهنای باند آنتن الكتریكی كوچک با استفاده از مدارات فعال غیر فاستری به عنوان شبه فراماده محمد جواد حسنی امیر جعفرقلی محمد تندرو 1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی 2 پژوهشکده علوم و فناوری فضایی دانشگاه صنعتی امیرکبیر 3 دانشگاه صنعتی شریف تاریخ دریافت: 44/8/1 تاریخ پذیرش: 45/5/32 چکیده امروزه استفاده از روش هایي برای کوچک سازی ادوات مخابراتي در سیستم های ارتباطي جدید از جمله انواع رادیوهای دستي تطبیق پذیر و نرم افزاری از موارد مهم تحقیقاتي در صنایع ارتباطي محسوب مي شود. یکي از به روزترین و کاربردی ترین این روش ها استفاده از فرامواد به منظور کوچک سازی ادوات مخابراتي و به خصوص آنتن است. از اشکاالت مهم روش های مرسوم مبتني بر فراماده افزایش شدید ضریب کیفیت و کاهش محسوس پهنای باند آنتن مي باشد. در این مقاله ایده استفاده از مدارات فعال به منظور جبران سازی ادمیتانس آنتن های کوچک در پهنای باند وسیع به عنوان یک راه حل اساسي در افزایش پهنای باند مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله استفاده از مدار فعال به عنوان جایگزین شبه فراماده شبیهسازی و پیاده سازی شده و مورد تست و ارزیابي قرار گرفته است. برای این منظور از دو نوع مدار منفيکننده امپدانس ترانزیستوری و آپ-امپي استفاده شده است. این مدارات امپدانسي معادل یک ساختار با خازن منفي تولید ميکنند. نتایج اندازه گیری نشان مي دهد که روش پیشنهادی موجب بهبود در کاهش فرکانس رزنانس تا 1 برابر فرکانس رزونانس روش های مرسوم و درصد پهنای باند نسبي بیش از %66 در مدار ترانزیستوری و %11 در مدار آپ-امپي شده است. کلیدواژه آنتن پهن باند تطبیق امپدانس غیر فاستری آنتن فعال منفيکننده امپدانس. خاصیت افزایش آنتن ها مقدمه از مشکالت مهم در کوچک سازی خازنی آنهاست که تطبیق آنتن را به شدت مشکل می سازد. ایده استفاده از الیه کروی از جنسENG یا DNG به عنوان راهی برای تطبیق آنتن به فضای آزاد مطرح شد] 1 [. در این شیوه با انجام طراحی صحیح الیه کروی به دلیل منفی تبدیل به سلفی ε معادل خازن آنتن کوچک می شود. به این ترتیب خاصیت خازنی آنتن در پهنای باند باریکی توسط امپدانس این الیه کروی خنثی شده و آنتن در این پهنای باند به خوبی تطبیق میشود. در راستای پیاده سازی این ایده ابتدا از ساختارهای فرماده استفاده شد] 2 [. پس از آن ساختارهای دو بعدی و سه بعدی بر اساس القای الکتریکی و مغناطیسی طراحی شدند که تنها در یک نقطه با جبران ادمیتانس خازنی یا سلفی ذاتی سبب رزونانس آنتن می شدند] 3 [. آنتن رزنانسی میدان نزدیک پارازیتیک شکل صورتی از این نوع آنتن است که بر اساس القای الکتریکی طراحی شده و از عنصر فشرده سلفی نیز برای تامین ادمیتانس سلفی استفاده شده است] 4 [. در این نوع ساختارها همانطورکه پیشتر نیز اشاره شد تنها در یک نقطه ادمیتانس آنتن جبران می شود و بنابراین پهنای باند گزارش شده از آنها بسیار کوچک است. در ]5[ ایده استفاده از مدارات فعال جهت تولید قرینه ادمیتانس آنتن توسط ساختار پارازیتیک مطرح شد و البته هیچگاه مورد پیاده سازی قرار نگرفت. در این مقاله پیشنهاد شد تا از مدارات فعال منفی ساز امپدانس به منظور ایجاد خازن منفی و جبران سازی ادمیتانس خازنی آنتن استفاده شود. این مقاله پیرو فعالیت تحقیقاتی صورت گرفته در ]6[-]14-12[ ارائه شده است. در این راستا استفاده از دو نوع مدار منفیکننده امپدانس ترانزیستوری و آپ-امپی مورد بررسی و نتیجه مطالعات شبیهسازی ها و ساخت این مدارات ارائه شده است. این مدارات امپدانسی معادل یک ساختار با خازن منفی تولید میکنند. نتایج اندازه گیری نشان می دهد که روش پیشنهادی موجب بهبود در کاهش فرکانس رزنانس تا 12 برابر فرکانس رزونانس روش های مرسوم و درصد پهنای باند نسبی به بیش از %8 در مدار ترانزیستوری و %122 در مدار آپ-امپی شده است. عالوه بر این با 124 Electronics Industries Quarterly Vol.7 No. 4 Winter 217

2 ب- افزایش پهنای باند آنتن الکتریکی کوچک با استفاه از مدارات فعال غیرفاستری به عنوان شبه فراماده استفاده از تکنیک بارگذاری خازنی آنتن پهنای باند نسبی در مدار ترانزیستوری از %8 به بیش از %66 افزایش یافته است. فراماده فعال )مدارات غیر فاستری( آنتن رزنانسی میدان نزدیک پارازیتیک شکل ]5[ در شکل 1 نشان داده شده است. در این ساختار از عنصر فشرده سلفی برای جبران ادمیتانس آنتن استفاده شده است. این ساختار شامل آنتنی تک قطبی است که توسط کابل کواکسیال تغذیه میشود. این ساختار در کنار ساختار پارازیتیک الکتریکی به شکل قرار گرفته است که از دو قسمت J شکل و سلفی که بین آنها است تشکیل شده است. نتیجه این کار تطبیق آنتن در پهنای باند بسیار باریک ولی با بهره بسیار باال است. برای غلبه بر مشکل پهنای باند و در عین حال بهرهمندی از تطبیق و بهره عالی جایگزینی عنصر فشرده با مدار فعال پیشنهاد شده است ]5[ که نه در یک نقطه بلکه در بازه وسیعی از فرکانس ادمیتانس مورد نیاز برای تشدید آنتن را فراهم آورد. برای تطبیق آنتن رزنانسی میدان نزدیک پارازیتیک شکل نیاز به مدار فعالی است که امپدانس دیده شده از دهانه آن معادل امپدانس سلف و خازنی باشد که به صورت سری در کنار هم قرار گرفتهاند و مقادیر آنها نیز منفی است. وجود خازن منفی در این امپدانس به دلیل خاصیت خازنی آنتن مورد انتظار است و سبب خنثیسازی امپدانس خازنی آنتن میشود و جمله ای که امپدانس سلف منفی را میدهد وظیفه خنثیسازی امپدانس سلفی عنصر پارازیتیک را بر عهده دارد که البته این جمله از نظر اندازه نسبت به امپدانس خازنی بسیار کوچک است. بنابراین منفیکننده امپدانس همان مدار فعالی است که میتواند امپدانس الزم برای تطبیق آنتن به فضا را تولید کرده و سبب تطبیق آنتن گردد. برای این منظور مطابق شکل 2 میتوان از منفیکننده استفاده کرد. به گونهای که سلف و خازن مورد نظر در یک سوی این مدار دو سویه قرار گرفته و دهانه دیگر به جای عنصر فشرده سلفی روی عنصر پارازیتیک به گونهای قرار میگیرد که یک سر آن به نوار J شکل باالیی و سر زمین به نوار پایینی متصل شود. ساختار آنتن مورد استفاده در این مقاله در ]4[ به طور مشروح مشخص گردیده است. شکل 1 آنتن رزنانسی میدان نزدیک پارازیتیک شکل ( زا ]4[( شکل 2 منفی کننده امپدانس) زا )]5[ مروری بر منفیكنندههای امپدانس در مقاالت ارائه شده در زمینه منفی سازهای امپدانس ]4-6[ منفی سازهای مختلف امپدانسی با ساختار های متفاوت ارائه شده است مدار های منفی کننده امپدانس مدارهایی هستند که امپدانس دیده شده از یکسوی آن ها منفی امپدانس سوی دیگر آن هاست. به این ترتیب برای منفیسازی الزم است یکی از پارامترهای ولتاژ و یا جریان ثابت مانده و دیگری قرینه شود. مدار معادلهای هیبرید منفیکنندههای امپدانس و معکوس کنندههای ولتاژ و جریان در ]7[ ارائه شدهاند. از نظر پیادهسازی منفی کننده های امپدانس به دو دسته کلی تقسیم می شوند: منفی کننده های آپ-امپی و ترانزیستوری. منفیکننده مبتنی بر Op-amp نمونه ساده و معمول منفیکنندههای امپدانس که توسط تقویت کننده عملیاتی طراحی شده است مشابه شکل 3 است. در این ساختار به دلیل یکسان بودن ولتاژهای پایههای مثبت و منفی تقویتکننده عملیاتی جریان ورودی و جریان بار قرینه هم خواهند شد. بنابراین امپدانس دیده شده از دهانه مدار منفی شده امپدانس بار خواهد بود. اندازهگیری این مدار را برای شکل میدهد )که در فرکانسهای زیر ) 3( آپ-امپ نتیجه شبیهسازی و مدل THS322 2MHz قابل استفاده است.( نشان 112

3 ب) محمدجواد حسنی منفیکننده امپدانس با استفاده از ترانزیستور BJT اولین منفیکنندههای ترانزیستوری توسط Linvill ]4[ در سال 1454 طراحی ساخته و اندازهگیری شد. نمونه شناور و تک پورت این نوع منفیکننده در شکل 4 نشان داده شده است. شکل )4- الف( ساختاری است که باید به صورت سری )OCS( مورد استفاده قرار گیرد تا مدار نهایی پایدار باقی بماند. شکل ) 4 -ب( ساختاری است که می باید به صورت موازی به کار )SCS( گرفته شود. تعدادی از مدارهای ارائه شده در ]4[ توسط ]7[ ]12[ و ]11[ شبیهسازی و ساخته شدهاند. )ج( شکل 4 منفی کننده امپدانسی ترانزیستوری Linvill فلا) ) نمونه موسوم به OCS )ب( نمونه موسوم به SCS )ج( نمونه شناور ]7[ و ]11[ در ]11[ مدار شکل ) 4 -الف( پیاده سازی شده و پاسخ شبیه سازی و اندازهگیری در بازه MHz نشان داده شده است. مشکل عمده این مدار Q باالی آن است. در ]11[ چگونگی استفاده از این مدار برای تطبیق آنتنهای الکتریکی کوچک مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. مدار شکل ) 4 -ج( نیز در ]7[ شبیهسازی شده و برای تطبیق آنتن در مسیر تغذیه آنتن قرار داده شدهاست. ) شکل 3 مدار منفی کننده امپدانس آپ-امپی با استفاده از تقویت کننده عملیاتی THS322 مدار )ب( پاسخ شبیه سازی شده و اندازهگیری شده ( زا ]7[( )ب( شبیهسازی رفتار منفی كننده در بررسی رفتار منفیکنندهها دو عامل ضریب کیفیت و پایداری اهمیت بسیار دارند. از آنجاکه در این مقاله هدف اصلی افزایش پهنای باند آنتن است بنابراین مدارفعال مورد نظر باید از ضریب کیفیت پایین برخوردار باشد. پایداری نیز معموال مشکل عمده در استفاده از منفیکننده به شمار میآید. مدار منفیکننده شناور Linvill هم از نظر پایداری و هم از نظر پهنای باند پاسخ خوبی از خود نشان میدهد. به منظور بررسی منفیکننده ترانزیستوری شناور مداری مطابق شکل ) 5 -الف( مشابه ]7[ در نظر گرفته شده و خازن pf52 به عنوان بار مدار برای منفیسازی استفاده شده است. مطابق انتظار امپدانس خازن منفی شده از دید امیتر ترانزیستور باید امپدانس خازنی که در پورت 1 قرار گرفته است را خنثی کند. بر اساس آنچه در شکل ) 5 -ب( نشان داده شده است پاسخ فرکانس از S 11 تا MHz22 GHz1 مدار در گستره وسیعی از مطلوب است. از سوی دیگر منحنی پایداری این مدار مطابق شکل ) 5 -ج( در بازه مشابهی باالتر از 1 قرار میگیرد که نشان دهنده پایداری مدار است. انواع دیگر منفیکنندههای ترانزیستوری معرفی شده چنانچه نمونهای از آنها در ]11[ شبیهسازی و اندازهگیری شدهاند Q باالیی دارند و به همین دلیل در این مقاله به آنها پرداخته نشده است. مدار منفیکننده مبتنی بر آپ-امپ مشابه ]7[ در فرکانسهای پایین پاسخ خوبی از خود نشان میدهد. چنانچه شکل ) 3 -ب( و شکل 6 نشان میدهند این مدار در فرکانسهای امپدانس VHF 111 Electronics Industries Quarterly Vol.7 No. 4 Winter 217

4 افزایش پهنای باند آنتن الکتریکی کوچک با استفاه از مدارات فعال غیرفاستری به عنوان شبه فراماده منفی مورد نظر را در حد مطلوبی تولید میکند. پاسخهای ارائه شده در شکل 6 مربوط به شبیهسازی مدار منفیکننده آپ-امپی شکل ) 3 -الف( است که توسط نرمافزار ADS و به ازای خازن و پایه مثبت Ω122 مقاومت فیدبک پایه منفی Ω33 pf12 شبیهسازی شدهاست. آپ-امپ مورد استفاده در این شبیهسازی OPA69 است. اثر زیرآیند نیز در شبیهسازی در نظر گرفته شدهاست: ارتفاع زیرآیند mm1,53 نفوذپذیری الکتریکی 3,38 و تانژانت تلفات 2,2225 می باشد. بر اساس شکل ) 3 -ب( مقدار تئوری راکتانس و مقدار نتیجه شده در شبیهسازی تصدیق میشود. نکته بسیار مهم دیگر آهنگ کم تغییرات قسمت حقیقی امپدانس مدار مطابق با شکل ) 3 -الف( است که شرایط را برای استفاده از این مدار برای تطبیق امپدانس در گستره فرکانسی وسیعتر فراهم میآورد. این ویژگی استفاده از این مدار را برای فرکانسهای مختلف با تنظیم مقدار خازن فراهم میکند op-amp based NIC simulation -Xc for c=5pf Im() ( ) 1 5 MuPrime )ب( شکل 6 مدار منفیکننده مبتنی بر آپ-امپ که امپدانس خازن 52 پیکوفارادی را db(s(1,1)) freq, GHz )ب( freq, GHz )ج( شکل 5 نتایج شبیهسازی منفی کننده ترانزیستوری شناور Linvill با بار خازنی 52 پیکوفارادی که با خازن دیگری با همین مقدار سری شده است شماتیک مدار )ب( نتیجه شبیهسازی افت بازگشتی )چپ( و پایداری بر حسب فرکانس )راست( قرینه میکند شماتیک مدار )ب( بخش موهومی امپدانس ورودی شبیهسازی آنتن پهن باند تطبیق شده به روش مدارفعال غیر فاستری مدار فعال ترانزیستوری S برای انجام شبیهسازی منفیکننده به همراه آنتن باید پارامترهای آنتن دو پورتی از نرم افزار شبیهساز آنتن خروجی شده و فایل خروجی در محیط شبیهساز مدار نرم افزار ADS آدرسدهی شود. این عنصر دو پورتی در محیط شبیه ساز باید بین پورت اول و مدار منفیکننده قرار گیرد. نتایج شبیهسازی مدار شکل ) 5 -الف( به همراه پارامتر S دو نوع آنتن از آنتنهای ارائه شده در ]6[ در شکل 7 نشان داده است. شکل ) 7 -الف( امپدانس هر دو آنتن را 112

5 ب) محمدجواد حسنی نشان می-دهد. یکی پارازیتیک مربوط به آنتن رزنانسی میدان نزدیک s11 (db) Im()( ) z ant. z antenna with 25pf capacitor z antenna z antenna with 25pf capcacitor شکل و دیگری آنتن در وضعیتی که عنصر فشرده خازنی نیز روی آن قرار داده شده است. نکته حائز اهمیت در مورد این منحنی مقدار راکتانس آنتن است. و البته در فرکانس MHz384 نتیجه میشود. مقایسه بخش موهومی امپدانس دو آنتن روشن میسازد که آهنگ کم تغییرات بخش موهومی امپدانس آنتن بارگذاری شده با عنصر فشرده خازنی پهن باند بودن تطبیق را تسهیل میکند. مدار فعال آپ-امپی پاسخ فرکانسی آنتن با استفاده از مدار تطبیق فعال آپ-امپی در ADS نرمافزار مورد بررسی قرار گرفت. مجددا در انجام شبیهسازی مدار منفیکننده از پارامتر S آنتن با عنصر فشرده خازنی استفاده شد و با توجه به آهنگ کم تغییرات بخش موهومی امپدانس آنتن مقادیر جدید برای پارامترهای مدار منفیکنده طراحی شد. جدول 1 لیستی از پارمترهای ممکن برای مدار و درصد پهنای باند نسبی پاسخ متناظر را جمعبندی نموده است. در این جدول مقاومت فیدبک منفی و Rn Rp مقدار مقاومت فیدبک مثبت و مقدار C مقدار خازنی است که امپدانس آن توسط مدار منفی کننده قرینه می شود. با توجه به اینکه آنتن مورد استفاده فرکانس رزونانس MHz125 و پهنای باند نسبی %64,5 دارد پاسخهای جدول 1 بسیار قابل تامل هستند. نتایج ارائه شده گویای عملکرد صحیح منفیکننده در تامین امپدانس الزم جهت پهن باند کردن آنتن میباشند. جابجایی فرکانس رزونانس و افزایش درصد پهنای باند نسبی مشخصه مشترک نتایج شبیهسازیها است. جدول. 1 لیستی از مقادیر پارامترهای مدار منفیکننده به همراه پاسخ نهایی آنتن با استفاده از مدار مربوطه FBW (%) 18 Fr (MHz) 8.9 BW (MHz) 9.6 Rn (Ω) 22 Rp (Ω) 45 C (pf) 1 شکل 7 مقایسه نتایج شبیهسازی آنتن به همراه مدار فعال افت بازگشتی آنتن وقتی مدارفعال غیرفاستری جایگزین شبه فراماده میشود موهومی پاسخ مدار. طرح I ( بخش II III IV مقایسه این دو منحنی تفاوت زیاد راکتانسهای دو آنتن را نشان میدهد. راکتانس نزدیک به صفر به معنای مقدار خازن کم است. مطباق با ]6[ مقدار خازن معادل برای آنتن رزنانسی میدان نزدیک پارازیتیک شکل مورد نظر در حدود pf1 است. کوچکی مقدار خازن طراحی منفیکننده را به چالش میکشد. خازنهای پیوندی ترانزیستورها و اثرات مایکرواستریپی زیرآیند مدار منفیکننده در فرکانسهای باال تامین امپدانس منفیشده این خازن را بسیار مشکل میسازد. بنابراین بارگذاری آنتن رزنانسی میدان نزدیک پارازیتیک شکل با عنصر فشرده خازنی که راکتانس آن در شکل ) 7 -الف( آمده است طراحی و پیادهسازی منفیکننده متناظر را تسهیل میکند. شکل ) 7 -ب( این واقعیت را به خوبی نشان میدهد. همانطور که مشاهده می شود با استفاده از منفیکننده ترانزیستوری پهنای باند نسبی آنتن %8 در فرکانس MHz878 خواهد بود حال آنکه با استفاده از بارگذاری خازنی آنتن و سپس استفاده از منفیکننده ترانزیستوری پهنای باند %66 ردیف ابتدایی جدول 1 درصد پهنای باند بسیار باالیی را در فرکانس پایین نشان میدهد. در واقع مدار طراحی شده ما را قادر میسازد که از یک سو فرکانس رزونانس را کاهش دهیم و از سوی دیگر پهنای باند را متناسب با فرکانس )و با توجه به امپدانس آنتن در آن فرکانس( افزایش دهیم. این مسئله از امتیازات استفاده از فرامواد فعال است که در هر بازه با تامین راکتانس قرینه )به شرط تطبیق قسمت حقیقی امپدانس آنتن( میتواند آنتن را تطبیق نماید. منحنیهای پاسخهای متناظر جدول 1 در شکل 8 نشان داده شدهاند. همانطورکه مشاهده می شود با تنظیم دقیق پارامترهای مدار میتوان امپدانس مورد نظر را تامین کرد. البته باید به این نکته توجه داشت که با وجود اینکه راکتانس دیده شده 113 Electronics Industries Quarterly Vol.7 No. 4 Winter 217

6 افزایش پهنای باند آنتن الکتریکی کوچک با استفاه از مدارات فعال غیرفاستری به عنوان شبه فراماده از منفیکننده با نسبت مقاومتهای فیبدک متناسب است ولی تغییر آن مقاومت معادل مدار را نیز تغییر خواهد داد. بنابراین تنظیم این مقادیر به دقت باید صورت گیرد تا نتیجه مطلوب حاصل شود. این تفاوت را باید در تفاوت پاسخ شبیهسازی و ساخت آنتن دانست. s11 (db) design I design II -45 design III design IV شکل 8 پاسخ آنتن تطبیق شده با فرامواد فعال مبتنی بر آپ-امپ بر حسب فرکانسهای جدول 1 s11 (db) measured simulation پیادهسازی آنتن و اندازه گیری مشخصات آن به منظور بررسی صحت نتایج به دست آمده از شبیه سازی های انجام شده نمونه ای از آنتن پیاده سازی شده است. برای انجام اندازه گیری و با توجه به ابعاد بسیار کوچک آنتن بر حسب فرکانس و به منظور حذف اثرات کابل کواکسیال بر امپدانس ورودی آنتن کابل کواکسیال Ω52 و با طول بلند در نظر گرفته شده است. کابل کواکسیال به گونهای به آنتن متصل میگردد که زمین کابل به بخش پایینی و مغزی به بخش باالیی عنصر پارازیتیک شکل در محل انفصال دو تکه از هم متصل میشود. تصاویر آنتن پیاده سازی شده مدار ساخته شده و نحوه اتصال آن به آنتن در شکل 4 آورده شدهاند. به منظور حذف اثرات مخرب زمین محدود بر اندازه گیری زمین با ابعاد بزرگ در نظر گرفته شده است. علیرغم تالشهای صورت 4 مدار شکل گرفته نتیجه استفاده از و اتصال آن به آنتن مدار فعال ترانزیستوری موفقیتآمیز نبوده است که علت اصلی آن حساسیت بسیار زیاد پاسخ مدار به پارامترهای محیطی زیرآیند و بارگذاری انجام شده می باشد. این در حالی است که پاسخ مدار منفیکننده مبتنی بر آپ-امپ تطابق نسبتا خوبی با نتایج شبیه سازی های انجام شده دارد شکل 4. چنانچه شکل 12 نشان میدهد فرکانس رزونانس شبیهسازی و ساخت دقیقا یکسان بوده و البته تفاوت محسوسی در پهنای باند مشاهده می شود. جدول 2 مقایسه مقادیر اندازهگیری و شبیهسازی را نشان میدهد. مقادیر همانطورکه نمودار نشان میدهد تفاوت در پهنای باند شبیهسازی با پیاده سازی را نشان میدهد. یکی از علت های مهم شکل 4 )باال( مدار فعال ترانزیستوری )پایین( مدار فعال مبتنی بر آپ-امپ و نحوه اتصال مدار آن به آنتن شکل 12 مقایسه پاسخ شبیه سازی و پیاده سازی افت بازگشتی آنتن تطبیق شده با مدار فعال مبتنی بر آپ-امپ همانطورکه در ]6[ بحث شد پاسخ شبیهسازی آنتن با ساخت آن تفاوت اندکی دارد و با توجه به اینکه شبیهسازیهای مدار بر اساس پارامتر S آنتن در شبیهسازی انجام شده است تفاوت پاسخ آنتن تطبیق شده با تطبیق مدار فعال قابل توجیه است. 114

7 محمدجواد حسنی همانطورکه در جدول 2 مشاهده می شود اگر معیار db8 را برای محاسبه پهنای باند در نظر بگیریم درصد پهنای باند نسبی در اندازهگیری بیش از %125 خواهد بود که هم از نظر مقدار و هم از نظر تطابق با شبیهسازی %122 قابل قبول است. جدول. 2 مقایسه مقادیر شبیهسازی و اندازه گیری آنتن تطبیق شده با مدار فعال مبتنی بر آپ-امپ. محاسبه پهنای باند با دو معیار 8dB و 1dB. Fr(MHz) BW(MHz) >85 FBW (%) >15 مقدار پارامتر شبیه سازی )1dB( شبیه سازی) 8dB ( اندازه گیری )1dB( اندازه گیری )8dB( نتیجهگیری در این مقاله راهه یا پیاده سازی پارازیتیک رزنانسی میدان نزدیک ساختار آنتن در مدار فعال شکل به عنوان جایگزینی برای شبه فرامواد در تولید امپدانس منفی مورد بررسی قرار گرفت. دو دسته عمده از مدارهای فعال منفیکننده امپدانس یکی ترانزیستوری و دیگری مبتنی بر آپ-امپ بعد از بررسی طراحی شبیهسازی و پیادهسازی شدند. آنتن استفاده شده برای منظور آنتن پارازیتیک رزنانسی میدان نزدیک این شکل است که امپدانس آن با مونتاژ عنصر فشرده خازنی بر روی آن تعدیل شده است. نتیجه قرار دادن پورت مدار فعال مبتنی بر آپ-امپ بر روی ساختار آنتن تامین راکتانس قرینه آنتن و افزایش چشمگیر در پهنای باند نسبی آنتن به بیش از %125 است. بر خالف مدار فعال مبتنی بر آپ-امپ مدار فعال مبتنی بر ترانزیستور دو قطبی در پیاده سازی با موفقیت همراه نبوده است که علت اصلی آن حساسیت بسیار زیاد پاسخ مدار به پارامترهای محیطی زیرآیند و بارگذاری انجام شده میباشد. مشکل دیگر مدار ترانزیستوری مورد بحث در این مقاله پایدار مدار در فرکانسهای زیر MHz122 بوده است که از جمله چالش های همیشگی مدارات تطبیق غیرفاستری است. همچنین این نوع منفیکنندهها به جز مدل شناور مورد بحث در این مقاله غالبا باریک باند بوده و ضریب تشدید باالیی دارند و بنابراین استفاده از آنها در پهن باند وسیع محدود میشود. مرجعها [1]R. W. iolkowski and A. D. Kipple, Reciprocity between the effects of resonant scattering and enhanced radiated power by electrically emall antennas in the presence of nested metamaterial shells, Phys. Rev. E., vol. 72, Sep. 25. [2]A. Erentok, Metamaterial-Based Electerically Small Antennas, PhD Thesis, University of Arizona, 27. [3]A. Erentok and R. W. iolkowski, An efficient metamaterial-inspired electrically-small antenna, Microw. Opt. Tech. Lett, vol. 49, no. 6, , 27. [4]P. Jin and R. W. iolkowski, Broadband, Efficient, Electrically Small Metamaterial-Inspired Antennas Facilitated by Active Near-Field Resonant Parasitic Elements, IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 58, No. 2, pp , 21. [4]R. W. iolkowski, An efficient, electrically small antenna designed for VHF and UHF applications, IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol. 7, pp , 28. [5]M. J. Hassani, Wide-band electrically small antenna with active metamaterial, Ms Thesis, K. N. Toosi University of Technology, Jul [6]J.T. Aberle and R. Loepsinger-Romak, Antennas with Non-Foster Matching networks, Arizona State University, 27. [7]A. Antoniou, Floating negative-impedance converters, IEEE Trans. Circuit Theory (Corres.), Vol. CT-19, No. 2, pp , Mar [8]J. G. Linvill, Transistor Negative Impedance Converters, Proc. IRE, vol. 41, pp , [9] A. I. Larky, Negative Impedance Converters, IRE Trans. On Circuit Theory, vol. 4, no.3, September 1957, [1] A. F. Podell and E. G. Cristal, "Negative impedance converters (NIC) for VHF through microwave circuit applications", IEEE-GMTT, Int. Microwave Symp. Dig., pp , [11]J. Long, D. Sievenpiper, "Stable Multiple Non-Foster Circuits Loaded Waveguide for Broadband Non-Dispersive Fast-Wave Propagation", Elect. Lett, vol. 5, no. 23, pp , 214. [12]M. Jacob, J. Long, D. Sievenpiper, "Non-Foster Loaded Parasitic Array for Broadband Steerable Patterns", IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 62, no. 12, pp , 214. [13]J. Long and D. F. Sievenpiper, "Low-Profile and Low- Dispersion Artificial Impedance Surface in the UHF Band Based on Non-Foster Circuit Loading," IEEE Trans. Antennas Propag, vol. 64, no. 7, pp , July Electronics Industries Quarterly Vol.7 No. 4 Winter 217