Разработка микрополосковых антенн дециметрового диапазона с круговой поляризацией

Рамиль Альфредович Бузанов; Сергей Александрович Широких; Константин Валентинович Шишаков

doi:10.22213/2413-1172-2022-3-47-61

Авторы

Р. А. Бузанов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
С. А. Широких Ижевский радиозавод
К. В. Шишаков ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-3-47-61

Ключевые слова:

микрополосковая антенна, круговая поляризация, двухточечная схема питания, диаграмма направленности, коэффициент стоячей волны, коэффициент усиления, коэффициент эллиптичности, дециметровый диапазон

Аннотация

Рассмотрены современные варианты конструкций микрополосковых антенн с круговой поляризацией, в которых круговая поляризация создается с помощью одноточечного и двухточечного питания. Для изготовления исследуемого макета антенны с круговой поляризацией выбрана наиболее простая форма антенны - с излучателем в виде сплошного круга, питание которого осуществляется по двухточечной схеме. Применительно к использованию во внутриобъектовых телеметрических системах выбрана частота работы в диапазоне 640…650 МГц. Исследованы два варианта двухточечного питания такой антенны - с помощью симметричного и несимметричного квадратного полоскового моста. Выполнен расчет, согласование и настроечное моделирование вариантов делителя мощности. В результате изготовленный макет первой конструкции антенны получился трехслойным, второй - двухслойным. Методика создания антенн включает оценочный расчет геометрических размеров, который далее уточнялся с помощью компьютерного моделирования в программе CST Microwave Studio. Частотная настройка выполненных макетов антенн выполняется с помощью регулировочных зубцов по контуру круглого излучателя. Проведенное исследование созданных макетов антенн показало лучшую технологичность и стабильность характеристик двухслойной конструкции по сравнению с трехслойной. Поэтому для производственного изготовления была выбрана двухслойная круглая антенна с двухточечным питанием. Она предназначена для телеметрических радиоканалов внутри замкнутых пространств. Проведенные измерения показали, что изготовленная антенна работает в правой круговой поляризации с коэффициентом эллиптичности 1,2 дБ. Коэффициент стоячей волны в рабочей полосе частот 640…650 МГц не превышал 1,32, коэффициент усиления был не менее 5 дБи, ширина диаграмм направленности в двух плоскостях - соответственно, 95 и 93 угловых градуса. В антенне предусмотрен режим работы в качестве приемо-передающей, поскольку развязка приемного и передающего трактов осуществляется за счет разной поляризации, для чего необходимо второй вход делителя мощности вместо балансного резистора подключить к приемному устройству.

Биографии авторов

Р. А. Бузанов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

магистрант

С. А. Широких, Ижевский радиозавод

инженер-конструктор

К. В. Шишаков, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры радиотехники

Библиографические ссылки

Liu J. H., Li Y. X., Liang Z. X. A planar quasi-magneticelectric circularly polarized antenna. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2016, vol. 64, no. 2, pp. 2108-2114.

Shi Y. and Liu J. Wideband and low-profile omnidirectional circularly polarized antenna with slits and shorting-vias. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2016, vol. 15, no. 2.

Xu R., Li J., Kun W. A broadband circularly polarized crossed-dipole antenna. IEEE Trans. Antennas Propag., 2016, vol. 64, no. 10, pp. 4509-4513.

Chu Q. X., Ye M., Li X. R. A low-profile omnidirectional circularly Polarized Antenna using plannar sector-shaped endfire elements. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2017, vol. 64, no. 2, pp. 1611-1694.

Xu R., Li J., Qi Y., Guangwei Y., Yang J. A design of triple-wideband triple-sense circularly polarized square slot antenna. IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., 2017, vol. 16, pp. 1763-1766.

Sun H., Zhu H., Ding C., YGuo. J. Wideband planarized dual-linearly-polarized dipole antenna and its integration for dual-circularly-polarized radiation. IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., 2018, vol. 17, no. 12, pp. 2289-2293.

Ding X., Zhao Z., Yang Y., Nie Z., Liu Q. H. A compact unidirectional ultra-wideband circularly polarized antenna based on crossed tapered slot radiation elements," IEEE Trans. Antennas Propag., 2018, vol. 66, no. 12, pp. 7353-7358.

Sun L., Li Y., Zhang Z., Feng Z. Low-profile compact circularly polarized slot-etched PIFA using even and odd modes. IEEE Trans. Antennas Propag., 2019, vol. 67, no. 6, pp. 4189-4194.

Wang Lei, Yao Bin, Fang Wenxiao, Huang Chuangmian, Yun Huang, Yunfei En. New Circular-Slot Circularly Polarized Antenna with Modified Characteristic.International Journal of Antennas and Propagation, 2022, Article ID 5458069, 8 p.

Liangyuan Liu, Xiangqun Shi. Broadband Circularly Polarized CPW-Fed Monopole Antenna with a Via-Free CRLH-TL Unit Cell.International Journal of Antennas and Propagation, 2022, Article ID 7168470, 7 p. https: //doi.org/10.1155/2022/7168470

Jin-Ku Liu, Xi-Lai Zhao, Chen-Xin Zhang, Zan-Yang Wang. A Novel Low Axis Ratio Double-Circularly Polarized Microstrip Antenna.International Journal of Antennas and Propagation, 2022, Article ID 8947697, 7 p. https: //doi.org/10.1155/2022/8947697

Wei Xu, Jingchang Nan, Mingming Gao.Compact Broadband Circularly Polarized CPW-Fed Antenna with Characteristic Mode Analysis.International Journal of Antennas and Propagation, 2022, Article ID 9002700, 11 p. https://doi.org/10.1155/2022/9002700

Wei Xu, Jingchang Nan, Jing Liu. Broadband Circularly Polarized Antennas with Compact Radiator Using Characteristic Mode Analysis.International Journal of Antennas and Propagation, vol. 2022, Article ID 9724535, 13 p. https://doi.org/10.1155/2022/9724535