ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №12

Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)

English page

 

 

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.12.10  

УДК: 621.396.673

 

 

разработкА компаКтной широкополоснОЙ антеннЫ
со стабильной формой диаграммы направленности
для применения в составе малоразмерных БпЛА

 

М. С. Шишкин

 

АО «ЭЙРБУРГ»

620063, Екатеринбург, ул. 8-марта 49, этаж 3

 

Статья поступила в редакцию 24 июля 2024 г.

 

Аннотация. В статье приведен метод получения диаграммы направленности стабильной формы в виде тороида в широком диапазоне частот для малогабаритной антенны на основе несимметричного печатного вибратора. Метод заключается в применении широкополосного прямоугольного излучателя и согласования его с входным 50-Омным разъемом посредством четвертьволнового трансформатора на основе микрополоской линий передачи и специальной формы противовеса. На основании предложенного метода разработана конструкция печатной антенны, которая имеет две широких полосы согласования по уровню коэффициента отражения (модуля S11) не более минус 10 дБ: 1677-2786 МГц (50%) и 3230-3801 МГц (16,2%); формирует поле в виде тороида в диапазоне частот 1500-4000 МГц с коэффициентом усиления не менее 2 дБи в направлении максимального излучения. Форма диаграммы направленности достаточно стабильна во всем частотном диапазоне, максимумы ориентированы в перпендикулярном направлении оси антенны. Разработанная конструкция была изготовлена и измерены ее характеристики. Антенна, в первую очередь, применима в системах беспроводной связи беспилотных авиационных систем и предназначена для установки на беспилотный летательный аппарат, где может обеспечить радиопокрытие по всем азимутальным направлениям. Изготовленная антенна имеет компактный размер (размер печатной платы антенны без разъема составляет 63×22,5×1 мм3 или 0,35λmax×0,125λmax×0,006λmax) и небольшой вес (не более 10 г с учетом разъема), а уникальная форма позволяет использовать ее без обтекателя без снижения аэродинамических свойств носителя.

Ключевые слова: широкополосная антенна, многодиапазонная антенна, стабильная форма диаграммы направленности, антенна летательного аппарата.

Финансирование: работа выполнена на основе инициативной НИР, финансируемой АО «ЭЙРБУРГ»

Автор для переписки: Шишкин Михаил Сергеевич, m.shishkin@air-burg.ru

Литература

1. Sabban A. (ed.). Wearable systems and antennas technologies for 5G, IOT and medical systems. – CRC Press, 2020.

2. Chen Z.N., Luk K.M. Antennas for base stations in wireless communications. – McGraw-Hill, 2009.

3. Shishkin M.S. Wideband High-Gain Dual-Polarized Antenna for 5G Communications // 2021 XV International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE). – IEEE, 2021. – P. 311–316.

4. Shishkin M.S., Shabunin S.N. Analysis of Various Designs of Wideband Patch Antennas // 2022 IEEE International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences (SIBIRCON). – IEEE, 2022. – P. 1190–1193.

5. Zeng Y. et al. (ed.). UAV Communications for 5G and Beyond. – John Wiley & Sons, 2020.

6. Saad W. et al. Wireless communications and networking for unmanned aerial vehicles. – Cambridge University Press, 2020.

7. Amphenol Procom: [сайт] – URL: https://amphenolprocom.com/products (дата обращения: 15.05.2024). – Текст. Изображение : электронные.

8. Смородинов А.А. Адаптивная антенна на беспилотном летательном аппарате или как одновременно увеличить дальность связи и подавлять помехи / А. А. Смородинов. – Текст. Изображение: электронные // Habr: [сайт]. – 2023. – 16 янв. – URL: https://habr.com/ru/articles/710834 (дата обращения 15.05.2024).

9. Taoglas: [сайт] – URL: https://www.taoglas.com/product (дата обращения 15.05.2024). – Текст. Изображение: электронные.

10. TELEOFIS: [сайт] – URL: https://teleofis.ru/production (дата обращения 15.05.2024). – Текст. Изображение: электронные.

11. 42unita: [сайт] – URL: https://www.42unita.ru/catalog (дата обращения 15.05.2024). – Текст. Изображение: электронные.

12. AliExpress: [сайт] – URL: https://aliexpress.ru (дата обращения 15.05.2024). – Текст. Изображение: электронные.

13. XLTE.RU: [сайт] – URL: https://xlte.ru/antenny_vse (дата обращения 15.05.2024). – Текст. Изображение: электронные.

14. Fraz Q., Ahmad J., Jafar H.M. Design and development of broadside Omni antennas for UAVs //2017 14th International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technology (IBCAST). – IEEE, 2017. – P. 690–692.

15. Yan Y.D., Jiao Y.C. Omnidirection vertically polarized antenna on unmanned aerial vehicle //2018 12th International Symposium on Antennas, Propagation and EM Theory (ISAPE). – IEEE, 2018. – P. 1–3.

16. Kang D.G., Choi J. Compact segmented loop antenna for UAV applications // 2017 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP). – IEEE, 2017. – P. 1–2.

17. Cui Y. et al. A compact tri-band horizontally polarized omnidirectional antenna for UAV applications // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. – 2019. – Т. 18. – №. 4. – P. 601–605.

18. Sumi M., Suzuki Y. A Wideband Single-Sided Folded-Off-Center-Fed Dipole Antenna for 4G/5G/Wi-Fi M2M/IoT Applications and UAVs // 2021 IEEE Conference on Antenna Measurements & Applications (CAMA). – IEEE, 2021. – P. 3–4.

19. Беньковский З., Липинский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн: Теория и практика: Пер. с поль. – Радио и связь, 1983.

20. Войтович Н.И., Ершов А.В., Соколов А.Н. УКВ вибраторные антенны // Челябинск: Издательство ЮУрГУ. – 2002.

21. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. – 1988.

22. Бахарев С.И. и др. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств. – 1982.

23. Fusco V.F. Microwave circuits: analysis and computer-aided design. – 1987.

Для цитирования:

Шишкин М.С. Разработка компактной широкополосной антенны со стабильной формой диаграммы направленности для применения в составе малоразмерных БпЛА. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.12.10