توليف رنين الهوائيات الرقعية باستخدام مركبات الألياف الطبيعية المستدامة

ضو محمد عبد الهادي

doi:10.59743/jbs.v38i4.340

المؤلفون

ضو محمد عبد الهادي قسم الفيزياء، كلية العلوم، الجامعة الأسمرية، زليتن، ليبيا

DOI:

https://doi.org/10.59743/jbs.v38i4.340

الكلمات المفتاحية:

ألياف زيت النخيل (OPEFB)، بوليمر حمض اللاكتيك (PLA)، هوائى الرقعة، السماحية الكهربية، برنامج كومسل

الملخص

تقدّم هذه الدراسة بحثاً موسعاً حول استخدام المركبات الحيوية المكونة من ألياف مخلفات ثمرة زيت النخـيل (OPEFB) وبوليمر حمض اللاكتيك (PLA) كركائز مرنة ومنخفضة التكلفة لتطبيقات الهوائيات الرقعية الميكروية. تم تحضير عينات من المركب بنسب وزنية مختلفة (0%، 40%، 50% من الألياف) لدراسة تأثير محتوى الألياف على تردد الرنين و الخصائص الكهرومغناطيسية.تم تصنيع هوائيات رقعية مربعة ذات ابعاد 8×8 سم ذات محور تغذية. أجريت القياسات العملية للحصول على معامل فقد العودة (RL) للهوائيات باستخدام جهاز التحليل الشبكي (Vector Network Analyzer) ضمن نطاق التردد من 1 إلى 4 جيجاهرتز، فكانت قيم فقد العودة -6.206 dB ,-11.488 dB , -14.946 dB مقابل تردد الرنين 2.2 GHz 2.14 GHz , و 2.08 GHz على التوالي. استخدم برنامج كومسل لإجراء عمليات المحاكاة العددية استناداً إلى قيم السماحية الكهربية التي تم حسابها، بهدف التحقق من دقة النمذجة الكهرومغناطيسية وملائمتها للنتائج التجريبية. أظهرت نتائج التحليل توافقاً ممتازاً بين البيانات المقاسة والمحاكاة، مما يؤكد فعالية استخدام مركب OPEFB/PLA كمادة واعدة لتصميم ركائز هوائيات منخفضة التكلفة وصديقة للبيئة.

المراجع

[1] H. A. Alsawaf and A. E. Kanaan, “Rectangular and circular antennas design for Bluetooth applications,” Telkomnika (Telecommunication Computing Electronics and Control), vol. 21, no. 1, pp. 8–17, Feb. 2023, doi: 10.12928/TELKOMNIKA.v21i1.21824.

[2] M. S. Rana et al., “At 28 GHz microstrip patch antenna for wireless applications: a review,” Apr. 01, 2024, Universitas Ahmad Dahlan. doi: 10.12928/TELKOMNIKA.v22i2.25114.

[3] A. Puran and Ş. T. İmeci, “Design and analysis of compact dual resonance patch antenna,” Heritage and Sustainable Development, vol. 2, no. 1, pp. 38–45, Jun. 2020, doi: 10.37868/hsd.v2i1.37.

[4] Stuart O. Nelson, Dielectric Properties of Agricultural Materials and their Applications. Elsevier, 2015. doi: 10.1016/C2014-0-02694-9.

[5] I. McKay, J. Vargas, L. Yang, and R. M. Felfel, “A Review of Natural Fibres and Biopolymer Composites: Progress, Limitations, and Enhancement Strategies,” Materials, vol. 17, no. 19, p. 4878, Oct. 2024, doi: 10.3390/ma17194878.

[6] F. A. Purwandari et al., “Pretreatment of oil palm empty fruit bunch (OPEFB) by N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) for biogas production: Structural changes and digestion improvement,” Bioresour Technol, vol. 128, pp. 461–466, Jan. 2013, doi: 10.1016/j.biortech.2012.10.088.

[7] N. Athirah Mohamad Radzi, A. Helmi Sofian, and S. Shima Jamari, “Structural studies of surface modified oil palm empty fruit bunch with alkaline pre-treatment as a potential filler for the green composite,” 2020.

[8] “Microwave_Engineering_David_M_Pozar_4ed_Wiley_2012”.

[9] M. F. Ahmed, M. H. Kabir, and A. Z. M. T. Islam, “Impact of Feed Point Position on Patch Antenna’s Return Loss and Bandwidth for UWB Applications,” Journal of Multidisciplinary Applied Natural Science, vol. 4, no. 1, pp. 30–38, Jan. 2024, doi: 10.47352/jmans.2774-3047.158.

[10] M. Samet, A. Kallel, and A. Serghei, “Maxwell-Wagner-Sillars interfacial polarization in dielectric spectra of composite materials: Scaling laws and applications.”

[11] C. A. Balanis, ANTENNA THEORY ANALYSIS AND DESIGN THIRD EDITION. [Online]. Available: www.copyright.com.

[12] I. Elfergani et al., “An Economic Low-profile Elliptical Microstrip Antenna-to-RWG Transition for Microwave Laboratory and X-Band Applications,” Mar. 20, 2023. doi: 10.21203/rs.3.rs-2357185/v1.

[13] K. E. Kedze, H. Wang, Y. B. Park, and I. Park, “Substrate Dielectric Constant Effects on the Performances of a Metasurface-Based Circularly Polarized Microstrip Patch Antenna,” Int J Antennas Propag, vol. 2022, 2022, doi: 10.1155/2022/3026677.

[14] A. F. Ahmad, S. A. Aziz, Y. Yaakob, N. A. Issa, and A. A. Ali, “Preparation and characterization of semi-flexible substrates from natural fiber/nickel oxide/polycaprolactone composite for microstrip patch antenna circuitries for microwave applications,” Polymers (Basel), vol. 12, no. 10, pp. 1–20, Oct. 2020, doi: 10.3390/polym12102400.

[15] N. S. I. Didik Aprianto, N. I. I. Mohd Nadzri, N. Mustafa, M. H. Azmeer Ab Malek, A. A. Mohd Faudzi, and M. S. Abdul Karim, “A Development of Dielectric Composite Substrate Based on Barium Titanate-Epoxy Resin for a 5 GHz Microstrip Antenna,” in International Exchange and Innovation Conference on Engineering and Sciences, Kyushu University, 2024, pp. 1263–1268. doi: 10.5109/7323418.

[16] M. Jacob, K. T. Varughese, and S. Thomas, “Dielectric characteristics of sisal-oil palm hybrid biofibre reinforced natural rubber biocomposites,” J Mater Sci, vol. 41, no. 17, pp. 5538–5547, Sep. 2006, doi: 10.1007/s10853-006-0298-y.

[17] A. E. E. Rogers, “EDGES MEMO #132 MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY HAYSTACK OBSERVATORY.”

[18] Z. Awang, N. A. M. Affendi, N. A. L. Alias, and N. M. Razali, “Flexible Antennas Based on Natural Rubber,” 2016.

[19] I. J. Bahl and P. Bhartia, “Leaky-wave antennas using artificial dielectrics at millimeter wave frequencies,” IEEE Trans Microw Theory Tech, vol. 28, no. 11, pp. 1205–1212, Nov. 1980, doi: 10.1109/TMTT.1980.9577046.

[20] D. Vimukthi, E. Jayamani, K. H. Soon, J. Subramanian, and R. R. Sankar, “Analysis of dielectric resonator antenna using natural fiber reinforced polymer composites,” in Materials Today: Proceedings, Elsevier Ltd, 2024, pp. 548–552. doi: 10.1016/j.matpr.2023.08.363.