المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

مجلة علمية محكّمة تهتم بنشر البحوث والدراسات في مجال العلوم التطبيقية، تصدر دورياً تحت إشراف نخبة من الأساتذة

Design of Koch Fractal Antenna for Wireless Applications

الملخص
يقدم هذا البحث تصميمًا لهوائي كوتش فركتال للتطبيقات اللاسلكية. حيث تم القيام ببناء نموذج أولي للهوائي باستخدام مخططات كسورية من أجل الحصول على خصائص الأداء المرغوبة مثل الحجم المضغوط ومخطط الإشعاع أحادي القطب. أحد التصاميم السائدة في الأجهزة المحمولة اللاسلكية الحديثة هو التخفيض في الحجم المادي. بالإضافة إلى ذلك، عندما يصبح تكامل التقنيات اللاسلكية المتعددة ممكنًا ، يمكن للأجهزة اللاسلكية العمل في نطاقات تردد متعددة. وبالتالي فإن انخفاض الحجم المادي والقدرة على تعدد النطاقات هما من متطلبات التصميم المهمة للهوائيات في الأجهزة اللاسلكية. يوفر استخدام المخططات الكسورية في تصميم الهوائي طريقة بسيطة وفعالة للحصول على الانضغاط المطلوب وخصائص النطاقات المتعددة. علاوة على ذلك ، تم تقليل حجم الهوائي عن طريق طي 2/3 من المنحنى بمقدار 90 درجة عكس اتجاه عقارب الساعة. كما تم تصميم وبناء هوائي كوتش لإثبات صحة المفهوم. وتم تصميم هوائي مدمج يعتمد على تقنية التغذية المحورية, حيث تمت محاكاة الهوائي لتردد التشغيل البالغ 2.4 جيجا هرتز ، وتألفت عملية التصميم من حسابات نظرية أولية متبوعة بمحاكاة برمجية واسعة النطاق، واستخدمت نتائجها كمبادئ توجيهية لتنفيذ الهوائي المادي. تم إجراء عمليات المحاكاة الكهرومغناطيسية العددية باستخدام برنامج AWR Microwave Office بناءً على تقنية محاكاة طريقة اللحظات (MOM). الهوائي الذي تم تصنيعه عبارة عن هوائي أحادي القطب مطبوع على ركيزة FR-4 واكتشف أنه يعمل وفقًا لتوقعات التصميم. وتمت مقارنة نتائج المحاكاة والاختبار. واستنتج بأنه يمكن استخدام الهوائي المقترح للعديد من تطبيقات الاتصالات اللاسلكية مثل WLAN.
Abstract
This paper presents a design of the Koch Fractal Antenna for Wireless Applications. It was undertaken to construct an antenna prototype by using fractal patterns in order to obtain desired performance properties such as a compact size and monopole radiation pattern. One of the prevailing trends in modern wireless mobile devices is continuing decrease in physical size. In addition, as the integration of multiple wireless technologies becomes possible, the wireless devices can operate at multiple frequency bands. A reduction in physical size and multi-band capability is thus important design requirement for antennas in wireless devices. The use of fractal patterns in antenna design provides a simple and efficient method for obtaining the desired compactness and multi-band properties. Further, the size of the antenna was reduced by folding 2/3 of the Koch curve 90 degrees counterclockwise. A proof-of-concept fractal antenna was designed and built. A compact antenna based on the coaxial feeding technique was designed. The antenna was simulated for the operating frequency of 2.4 GHz the design process consisted of initial theoretical calculations followed by extensive software simulations, the results of which were used as guidelines for the physical antenna implementation. Numerical electromagnetic simulations were performed using the software AWR Microwave Office based on the Method-of-Moments (MOM) simulation technique. The antenna was fabricated as a monopole antenna printed on an FR-4 substrate and was discovered that it performs in agreement with design expectations. The results of both simulation and test were compared. The proposed antenna can be used for various wireless communication applications such as WLAN.