Numerical and experimental study of a circularly polarized dielectric resonator antenna fed by single probe

A expansÃo das redes de telecomunicaÃÃes sem fio e o fenÃmeno da convergÃncia digital trazem a inerente necessidade da pesquisa de novos componentes que assegurem a sustentabilidade e a evoluÃÃo dos sistemas. Novos tipos de antenas, menores e mais eficientes, sÃo exigidas à medida que novos dispositivos vÃo surgindo. Neste contexto, as antenas ressoadoras dielÃtricas, construÃdas com novos materiais, aparecem como excelente opÃÃo para substituir as antenas metÃlicas tradicionais. Este trabalho apresenta uma proposta de antena ressoadora dielÃtrica circularmente polarizada, operando na frequÃncia central de 2,25 GHz, na qual um esquema de alimentaÃÃo por sonda Ãnica à empregado para excitar dois modos ressonantes em um dielÃtrico em forma de quarto de cilindro. Este leiaute permite a ativaÃÃo de modos de baixa ordem, com distribuiÃÃo ortogonal dos campos eletromagnÃticos, ressoando em frequÃncias prÃximas com uma diferenÃa de fase de 90Â. SÃo introduzidos conceitos da teoria eletromagnÃtica envolvendo cavidades ressonantes e caracterÃsticas dos materiais cerÃmicos que compÃem o dielÃtrico. AlÃm disso, os processos de modelagem por computador e de construÃÃo de um protÃtipo sÃo explicados. Os resultados sÃo discutidos comparativamente entre o modelo computacional e as medidas experimentais executadas em laboratÃrio. O estudo demonstra uma boa concordÃncia entre os resultados simulados e os experimentais e evidencia a viabilidade da antena para aplicaÃÃes que necessitem de polarizaÃÃo circular na regiÃo do espectro de frequÃncias prÃximas a 2,25 GHz.The expansion of wireless telecommunications networks and the phenomenon of digital convergence bring the inherent need for research of new components to ensure the sustainability and evolution of the systems. New types of antenna, smaller and more efficient, are required as new devices emerge. In this context, the dielectric resonator antennas, built with new materials, appear as an excellent option to replace the conventional metallic antennas. This work presents a proposal for a circularly polarized dielectric resonator antenna to operate at the center frequency of 2.25 GHz in which a single probe feeding scheme is used to excite two resonant modes in a quarter-cylinder-shaped dielectric. This layout allows the activation of low-order modes with orthogonal distribution of electromagnetic fields, resonating at near frequencies with a 90 phase difference. The concepts of electromagnetic theory related to resonant cavities and the characteristics of dielectric ceramic materials are introduced. Furthermore, the processes of computer modeling and constructing of a prototype are explained. The results are discussed by comparison between the computational model and experimental measurements performed in the laboratory. The study shows a good agreement between the simulated and experimental results and demonstrates the feasibility of the antenna for applications requiring circular polarization for operating at the region of the frequency spectrum close to 2.25 GHz