Low-profile Natural and Metamaterial Antennas

Analysis Methods and Applications
 
 
Wiley-IEEE Press
  • erschienen am 2. September 2016
  • |
  • 304 Seiten
 
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978-1-118-85989-6 (ISBN)
 
Presents recent progress in low-profile natural and metamaterial antennas
This book presents the full range of low-profile antennas that use novel elements and take advantage of new concepts in antenna implementation, including metamaterials. Typically formed by constructing lattices of simple elements, metamaterials possess electromagnetic properties not found in naturally occurring materials, and show great promise in a number of low-profile antenna implementations. Introductory chapters define various natural and metamaterial-based antennas and provide the fundamentals of writing computer programs based on the method of moments (MoM) and the finite-difference time-domain method (FDTDM). Chapters then discuss low-profile natural antennas classified into base station antennas, mobile card antennas, beam-forming antennas, and satellite-satellite and earth-satellite communications antennas. Final chapters look at various properties of low-profile metamaterial-based antennas, revealing the strengths and limitations of the metamaterial-based straight line antenna (metaline antenna), metamaterial-based loop antenna (metaloop), open metaloop antenna, the effects of counter dual-band CP radiation, and more.
* Offers comprehensive coverage of both metamaterials and natural materials for low-profile antennas
* Written by an internationally-recognized expert in the field of low-profile antennas
* Depicts actual high-performance low-profile antennas for the antenna engineer
* Draws on classroom-tested material in graduate courses and short courses over the past 20 years
Low-Profile Natural and Metamaterial Antennas is a must-have reference book for advanced undergraduate and graduate level students as well as antenna engineers interested in low-profile antenna design theory.
weitere Ausgaben werden ermittelt
Hisamatsu Nakano is Professor in the Department of Electrical and Electronics, Science and Engineering at Hosei University, Tokyo, Japan. Professor Nakano received the 2010 Prize for Science and Technology from Japan's Minister of Education, Culture, Sports, Science, and Technology, and is the holder of 78 patents, author of over 300 papers, and a Life Fellow of the IEEE.
1 - Low-Profile Natural and Metamaterial Antennas: Analysis Methods and Applications [Seite 1]
1.1 - Contents [Seite 7]
1.2 - Preface [Seite 13]
1.3 - Acknowledgments [Seite 17]
1.4 - Part I: Introduction [Seite 19]
1.4.1 - Chapter 1: Categorization of Natural Materials and Metamaterials [Seite 21]
1.4.1.1 - 1.1 Natural and Metamaterial Antennas Discussed in This Book [Seite 21]
1.4.1.2 - 1.2 Some Antenna Examples [Seite 24]
1.4.1.3 - References [Seite 26]
1.4.2 - Chapter 2: Integral Equations and Method of Moments [Seite 29]
1.4.2.1 - 2.1 Basic Antenna Characteristics [Seite 29]
1.4.2.2 - 2.2 Integral Equation on a Straight-Wire Antenna [Seite 33]
1.4.2.3 - 2.3 Method of Moments [Seite 34]
1.4.2.4 - 2.4 Integral Equation for an Arbitrarily Shaped Wire Antenna in Free Space [Seite 37]
1.4.2.5 - 2.5 Point-Matching Technique [Seite 40]
1.4.2.6 - 2.6 Integral Equation N1 for an Arbitrarily Shaped Wire Antenna: Closed Kernel Expression [Seite 41]
1.4.2.7 - 2.7 Integral Equations N2 and N3 for an Antenna System Composed of an Arbitrarily Shaped Wire and an Arbitrarily Shaped Aperture and Their MoM Transformation [Seite 45]
1.4.2.8 - 2.8 Integral Equation N4 for an Arbitrarily Shaped Wire Antenna on a Dielectric Substrate Backed By a Conducting Plane and its MoM Transformation [Seite 52]
1.4.2.8.1 - 2.8.1 Step I [Seite 53]
1.4.2.8.2 - 2.8.2 Step II [Seite 55]
1.4.2.9 - 2.9 Integral Equation N5 for an Arbitrarily Shaped Wire Antenna on a Dielectric Half-Space and its Transformation Using a Finite-Difference Technique [Seite 59]
1.4.2.10 - References [Seite 64]
1.4.3 - Chapter 3: Finite-Difference Time-Domain Methods (FDTDMs) [Seite 67]
1.4.3.1 - 3.1 Basis [Seite 67]
1.4.3.2 - 3.2 LOD-FDTD Method [Seite 70]
1.4.3.3 - References [Seite 75]
1.5 - Part II: Low-Profile Natural Antennas [Seite 77]
1.5.1 - Part II-1: Base Station Antennas [Seite 79]
1.5.1.1 - Chapter 4: Inverted-F Antennas [Seite 81]
1.5.1.1.1 - 4.1 Inverted-F Antenna With a Single Parasitic Inverted-L Element [Seite 81]
1.5.1.1.2 - 4.2 Inverted-F Antenna With a Pair of Parasitic Inverted-L Elements [Seite 85]
1.5.1.1.3 - References [Seite 91]
1.5.1.2 - Chapter 5: Multiloop Antennas [Seite 93]
1.5.1.2.1 - 5.1 Discrete Multiloop (ML) Antennas [Seite 93]
1.5.1.2.1.1 - 5.1.1 Antenna Composed of Three Discrete Loops (N = 3) [Seite 94]
1.5.1.2.1.2 - 5.1.2 Antennas Composed of Five and Seven Discrete Loops (N = 5 and 7) [Seite 95]
1.5.1.2.2 - 5.2 Modified Multiloop Antennas [Seite 96]
1.5.1.2.3 - 5.3 Plate-Loop (PL) Antenna [Seite 100]
1.5.1.2.4 - References [Seite 101]
1.5.1.3 - Chapter 6: Fan-Shaped Antenna [Seite 103]
1.5.1.3.1 - 6.1 Wideband Input Impedance [Seite 103]
1.5.1.3.2 - 6.2 Characteristics of the Fan-Shaped Antenna [Seite 104]
1.5.1.3.3 - 6.3 Cross Fan-Shaped Antenna (X-Fan Antenna) [Seite 105]
1.5.1.3.4 - 6.4 Cross Fan-Shaped Antenna Surrounded By a Wire (X-Fan-W) [Seite 107]
1.5.1.3.5 - 6.5 Cross Fan-Shaped Antenna With Slots (X-Fan-S) [Seite 110]
1.5.1.3.6 - References [Seite 111]
1.5.1.4 - Chapter 7: BOR-SPR Antenna [Seite 113]
1.5.1.4.1 - 7.1 Configuration [Seite 113]
1.5.1.4.2 - 7.2 Antenna Input Characteristics of Initial Patch, Patch-Slot, and PSP Antennas [Seite 115]
1.5.1.4.3 - 7.3 Replacement of the Patch Island With a Conducting Body of Revolution (BOR) [Seite 117]
1.5.1.4.4 - References [Seite 121]
1.5.2 - Part II-2: Card Antennas for Mobile Equipment [Seite 123]
1.5.2.1 - Chapter 8: Inverted LFL Antenna for Dual-Band Operation [Seite 125]
1.5.2.1.1 - 8.1 Configuration [Seite 125]
1.5.2.1.2 - 8.2 Design [Seite 125]
1.5.2.1.3 - References [Seite 132]
1.5.2.2 - Chapter 9: Fan-Shaped Card Antenna [Seite 135]
1.5.2.2.1 - 9.1 Configuration [Seite 135]
1.5.2.2.2 - 9.2 Antenna Characteristics [Seite 136]
1.5.2.2.3 - References [Seite 141]
1.5.2.3 - Chapter 10: Planar Monopole Card Antenna [Seite 143]
1.5.2.3.1 - 10.1 Ant-1 and Ant-2 [Seite 143]
1.5.2.3.2 - 10.2 Ant-3 and Ant-4 [Seite 145]
1.5.2.3.3 - References [Seite 149]
1.5.3 - Part II-3: Beam forming Antennas [Seite 151]
1.5.3.1 - Chapter 11: Inverted-F Antenna Above an Electromagnetic Band-Gap Reflector [Seite 153]
1.5.3.1.1 - 11.1 Inverted-F Array With an EBG Reflector (EBG-InvF Array) [Seite 153]
1.5.3.1.2 - 11.2 Antenna Characteristics [Seite 154]
1.5.3.1.3 - References [Seite 158]
1.5.3.2 - Chapter 12: Reconfigurable Bent Two-Leaf and Four-Leaf Antennas [Seite 161]
1.5.3.2.1 - 12.1 BeToL Antenna [Seite 161]
1.5.3.2.1.1 - 12.1.1 Configuration [Seite 161]
1.5.3.2.1.2 - 12.1.2 Radiation Pattern [Seite 162]
1.5.3.2.1.3 - 12.1.3 Input Impedance [Seite 164]
1.5.3.2.1.4 - 12.1.4 Ground Plane [Seite 165]
1.5.3.2.1.5 - 12.1.5 Design Guidelines for The BeToL [Seite 165]
1.5.3.2.1.6 - 12.1.6 BeToL Array [Seite 169]
1.5.3.2.2 - 12.2 BeFoL Antenna [Seite 171]
1.5.3.2.2.1 - 12.2.1 Configuration [Seite 171]
1.5.3.2.2.2 - 12.2.2 Radiation Pattern [Seite 172]
1.5.3.2.2.3 - 12.2.3 Bent Ground Plane [Seite 173]
1.5.3.2.3 - References [Seite 178]
1.5.3.3 - Chapter 13: Patch Antenna with a Nonuniform Loop Plate [Seite 181]
1.5.3.3.1 - 13.1 Antenna System [Seite 181]
1.5.3.3.2 - 13.2 Reference Gain and Broadside Radiation-Placement of a Homogeneneous PerioAEs Plate [Seite 184]
1.5.3.3.3 - 13.3 Gradation Constant and Tilted Radiation Beam-Placement of a Nonhomogeneous PerioAEs Plate [Seite 186]
1.5.3.3.4 - 13.4 Gain [Seite 188]
1.5.3.3.5 - References [Seite 191]
1.5.3.4 - Chapter 14: Linearly Polarized Rhombic Grid Array Antenna [Seite 193]
1.5.3.4.1 - 14.1 Configuration [Seite 193]
1.5.3.4.2 - 14.2 Radiation Pattern and Gain [Seite 195]
1.5.3.4.3 - 14.3 VSWR Characteristic [Seite 201]
1.5.3.4.4 - References [Seite 201]
1.5.3.5 - Chapter 15: Circularly Polarized Grid Array Antenna [Seite 203]
1.5.3.5.1 - 15.1 Configuration of a Prototype Loop-Based CP GAAedg [Seite 203]
1.5.3.5.2 - 15.2 Radiation Characteristics of the Prototype Loop-Based CP GAAedg [Seite 206]
1.5.3.5.3 - 15.3 Configuration of an Advanced Loop-Based CP GAAedg [Seite 209]
1.5.3.5.4 - 15.4 Radiation Characteristics of the Advanced Loop-Based CP GAAedg [Seite 210]
1.5.3.5.5 - References [Seite 216]
1.5.4 - Part II-4: Earth-Satellite and Satellite-Satellite Communications Antennas [Seite 217]
1.5.4.1 - Chapter 16: Monofilar Spiral Antenna Array [Seite 219]
1.5.4.1.1 - 16.1 Tilted-Beam Monofilar Spiral Antenna [Seite 219]
1.5.4.1.2 - 16.2 Tilted CP Fan Beam [Seite 224]
1.5.4.1.3 - References [Seite 227]
1.5.4.2 - Chapter 17: Low-Profile Helical Antenna Array [Seite 229]
1.5.4.2.1 - 17.1 Array Element [Seite 229]
1.5.4.2.2 - 17.2 Array Antenna [Seite 231]
1.5.4.2.2.1 - 17.2.1 Configuration [Seite 231]
1.5.4.2.2.2 - 17.2.2 Directivity [Seite 232]
1.5.4.2.2.3 - 17.2.3 Probe Length [Seite 234]
1.5.4.2.2.4 - 17.2.4 Radiation Characteristics [Seite 234]
1.5.4.2.3 - 17.3 Application Examples [Seite 237]
1.5.4.2.4 - References [Seite 239]
1.5.4.3 - Chapter 18: Curl Antennas [Seite 241]
1.5.4.3.1 - 18.1 High-Gain Normal-Beam Array Antenna Composed of Internal-Excitation Curl Elements [Seite 241]
1.5.4.3.1.1 - 18.1.1 Internal-Excitation Curl Antenna as an Array Element [Seite 241]
1.5.4.3.1.2 - 18.1.2 Radiation from an Internal-Excitation Curl Antenna [Seite 243]
1.5.4.3.1.3 - 18.1.3 Internal-Excitation Curl Array Antenna [Seite 244]
1.5.4.3.2 - 18.2 High-Gain Tilted-Beam Array Antenna Composed of External-Excitation Curl Elements [Seite 247]
1.5.4.3.2.1 - 18.2.1 External-Excitation Curl Antenna as an Array Element [Seite 247]
1.5.4.3.2.2 - 18.2.2 External-Excitation Curl Array Antenna [Seite 251]
1.5.4.3.3 - References [Seite 254]
1.6 - Part III: Low-Profile Metamaterial Antennas [Seite 255]
1.6.1 - Chapter 19: Metaline Antenna [Seite 257]
1.6.1.1 - 19.1 Unit Cell [Seite 257]
1.6.1.2 - 19.2 Natural Characteristic Impedance Zntr, Bloch Impedance Zb, and Phase Constant ? [Seite 258]
1.6.1.3 - 19.3 Two-Metaline Antennas [Seite 261]
1.6.1.4 - References [Seite 264]
1.6.2 - Chapter 20: Metaloop Antenna for Linearly Polarized Radiation [Seite 265]
1.6.2.1 - 20.1 Metaloop Configuration [Seite 265]
1.6.2.2 - 20.2 Single- and Dual-Peak Beams [Seite 267]
1.6.2.3 - References [Seite 271]
1.6.3 - Chapter 21: Circularly Polarized Metaloop Antenna [Seite 273]
1.6.3.1 - 21.1 Configuration [Seite 273]
1.6.3.2 - 21.2 Counter-CP Radiation [Seite 273]
1.6.3.3 - References [Seite 278]
1.6.4 - Chapter 22: Metaspiral Antenna [Seite 279]
1.6.4.1 - 22.1 Circularly Polarized Radiation [Seite 279]
1.6.4.1.1 - 22.1.1 Left-Handed Circularly Polarized Wave [Seite 279]
1.6.4.1.2 - 22.1.2 Right-Handed Circularly Polarized Wave [Seite 281]
1.6.4.1.3 - 22.1.3 Configuration of a Metaspiral Antenna [Seite 281]
1.6.4.1.4 - 22.1.4 Dual-Band Counter-CP Antenna Characteristics [Seite 283]
1.6.4.2 - 22.2 Linearly Polarized Radiation [Seite 284]
1.6.4.3 - References [Seite 289]
1.6.5 - Chapter 23: Metahelical Antennas [Seite 291]
1.6.5.1 - 23.1 Round Metahelical Antenna [Seite 291]
1.6.5.1.1 - 23.1.1 Configuration [Seite 291]
1.6.5.1.2 - 23.1.2 Antenna Characteristics [Seite 293]
1.6.5.2 - 23.2 Rectangular Metahelical Antenna [Seite 294]
1.6.5.3 - References [Seite 300]
1.7 - Index [Seite 301]
1.8 - End User License Agreement [Seite 305]

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