Frequency Scanning Conformal Sensor Based on SIW Metamaterial Antenna

Celenk Esra; Tokan Nurhan Turken

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Frequency Scanning Conformal Sensor Based on SIW Metamaterial Antenna

机译：基于SIW超材料天线的频率扫描保形传感器

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A conformal transverse slotted substrate integrated waveguide (SIW) metamaterial leaky-wave antenna sensor with uniform slots is investigated and analyzed for mmWave sensing applications. Firstly, its planar version is introduced. Then, its performance is compared with the curved SIW antenna. The metamaterial characteristics of the antennas are investigated. The transverse slots on the array forms a composite right/left-handed (CRLH) metamaterial structure that controls the radiation direction as the function of frequency. It behaves like a left handed metamaterial and radiates backward in the lower frequencies of the band (28-45GHz), whereas it behaves like a right handed metamaterial that scans forward direction at the higher frequencies (45-62GHz). Approximately 80 degrees beam scanning is obtained in curved version with acceptable side lobe levels, whereas 110 degrees beam steering is achieved with the planar version. Theoretical analysis and the simulation results are confirmed successfully by the experimental results in the 28-40 GHz band. Besides, a practical example of conformal SIW metamaterial antenna on military helmet made of a ballistic material is illustrated. The calculated spatial peak power density values of the proposed curved SIW metamaterial antenna on the outer surface of a head phantom are demonstrated.

机译：研究并分析了具有均匀槽的共形横向开槽基板集成波导（SiW）超漏洞波天线传感器，并分析MMWAVE传感应用。首先，介绍了它的平面版本。然后，将其性能与弯曲的SIW天线进行比较。研究了天线的超材料特性。阵列上的横向槽形形成复合右/左手（CRLH）超材料结构，其控制辐射方向作为频率的功能。它表现得像左手的超材料，并在频带（28-45GHz）的较低频率下向后辐射，而它表现得像右手超材料，在较高频率（45-62GHz）处扫描向前扫描方向。在具有可接受的侧凸水平的弯曲版本中获得大约80度的光束扫描，而使用平面版本实现110度的波束转向。通过实验结果在28-40GHz带中成功确认了理论分析和仿真结果。此外，示出了由弹道材料制成的军用头盔上的共形SiW超材料天线的实际例子。证明了头部虚线外表面上所提出的弯曲SIW超材料天线的计算的空间峰值功率密度值。

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来源
《IEEE sensors journal》 |2021年第14期|16015-16023|共9页
作者
Celenk Esra; Tokan Nurhan Turken;
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作者单位

Maltepe Univ Aircraft Technol Program TR-34857 Istanbul Turkey;

Yildiz Tech Univ Dept Elect & Commun Engn TR-34220 Istanbul Turkey;

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原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Curved SIW; leaky wave radiation; leaky antenna; metamaterial antenna sensor; substrate integrated waveguide; SIW antenna; SIW sensor;

机译：弯曲的SIW;漏光波辐射;漏电天线;超材料天线传感器;基板集成波导;SIW天线;SIW传感器;

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