Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2025, № 6 · RADIO ENGINEERING

Development of a microstrip antenna array for wireless broadband access means based on domestic element base

P.O. Panchenko1, A.A. Shmakov1, I.S. Skvarnik1, L.G. Statsenko1, V.A. Seleznev1

1 Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.6.8 UDC 520.628 EDN NFGPJK

Abstract

The use of local element and production base, in the process of research, was one of the priority tasks in the creation of new devices of transceiver and transmitting equipment. Modern wireless communications require antennas with high gain, wide bandwidth and minimum size to ensure high performance in a wide frequency range. The design of microstrip antennas meets these requirements. The paper presents the design results including substrate material selection, geometric parameters of antenna elements and methods to improve antenna performance. A comparative analysis of numerical simulation results has been carried out. Particular attention is paid to the practical aspects of design and testing, which will allow the use of the developed recommendations for the development of high-performance microstrip antenna systems in communication, radar and wireless networks. For the design and modeling of antennas the software CST studio was used, which allows to construct models of any complexity before creating their full-scale prototypes, which allows to achieve the greatest efficiency in the development and research of advanced antenna systems.

  • antenna array
  • modeling
  • microstrip antenna
  • radiator
  • radiation pattern
  • gain
Аннотация (на русском)

Разработка микрополосковой антенной решетки для средств беспроводного широкополосного доступа на основе отечественной элементной базы

Использование отечественной элементной и производственной базы, в процессе исследования, являлось одной из приоритетных задач при создании новых устройств приемопередающей техники. Современные беспроводные коммуникации требуют антенн с высоким коэффициентом усиления, широкой полосой пропускания и минимальными размерами для обеспечения высокой производительности в широком диапазоне частот. Этим требованиям соответствует конструкция микрополосковых антенн. В работе представлены результаты проектирования, включая выбор материала подложки, геометрические параметры антенных элементов и методы улучшения характеристик антенны. Был проведен сравнительный анализ результатов численного моделирования. Особое внимание уделено практическим аспектам конструирования и тестирования, что позволит использовать выработанные рекомендации для разработки высокоэффективных микрополосковых антенных систем в системах связи, радиолокации и беспроводных сетях. Для проектирования и моделирования антенн использовалось программное обеспечение CST studio, которое позволяет конструировать модели любой сложности перед созданием их натурных прототипов, что позволяет добиться наибольшей эффективности при разработке и исследовании перспективных антенных систем.

For citation

Panchenko P.O., Shmakov A.A., Skvarnik I.S., Statsenko L.G., Seleznev V.A. Development of a microstrip antenna array for wireless broadband access means based on domestic element base // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.6.8

References

  1. Bernhard J. T. et al. A commemoration of Deschamps' and Sichak's ‘Microstrip microwave antennas': 50 years of development, divergence, and new directions //Proc. of the 2003 Antenna Applications Symp. - 2003. - С. 189-230. https://www.researchgate.net/publication/235117312
  2. Munson R. Microstrip phased array antennas //1973 EIC 11th Electrical Insulation Conference. - IEEE, 1973. - С. 281- https://doi.org/10.1109/EIC.1973.7468714
  3. Mehta A. Microstrip antenna //International Journal of Scientific & Technology Research. - 2015. - Т. 4. - №. 3. - С. 54-57. https://www.researchgate.net/publication/276165361
  4. Саломатов Ю. и др. Устройства сверхвысоких частот и антенны. - Litres, 2022.
  5. Mishra R. An overview of microstrip antenna //HCTL Open International Journal of Technology Innovations and Research (IJTIR). - 2016. - Т. 21. - №. 2. - С. 39-55. https://doi.org/10.5281/zenodo.161524
  6. Rana M. S. et al. Microstrip patch antennas for various applications: a review //Indonesian journal of Electrical Engineering and computer science. - 2023. - Т. 29. - №. 3. - С. 1511-1519. https://doi.org/10.11591/ijeecs.v29.i3.pp1511-1519
  7. Tiwari R., Sharma R., Dubey R. Microstrip patch antenna array design anaylsis for 5G communication applications //Smart Moves Journal Ijoscience. - 2020. - Т. 6. - №. 5. - С. 1-5.
  8. Werfelli H. et al. Design of rectangular microstrip patch antenna //2016 2nd International Conference on Advanced Technologies for Signal and Image Processing (ATSIP). - IEEE, 2016. - С. 798-803. https://doi.org/10.1109/ATSIP.2016.7523197
  9. Pareit D. et al. The history of WiMAX: A complete survey of the evolution in certification and standardization for IEEE 802.16 and WiMAX //IEEE Communications Surveys & Tutorials. - 2011. - Т. 14. - №. 4. - С. 1183-1211.
  10. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств. - 1987.
  11. Akinola S., Hashimu I., Singh G. Gain and bandwidth enhancement techniques of microstrip antenna: a technical review //2019 International Conference on Computational Intelligence and Knowledge Economy (ICCIKE). - IEEE, 2019. - С. 175-180. https://doi.org/10.1109/ICCIKE47802.2019.9004278
  12. Mishra R. et al. Design and analysis of microstrip patch antenna for wireless communication //International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. - 2019. - Т. 8. - №. 7. - С. 663-666. https://www.researchgate.net/publication/333043997