С.Н. Бойко - канд. Кандидат физико-математических наук, заместитель заведующего кафедрой,

Филиал ОАО «УРСК» - «ИСДЭ» (г. Москва)

Электронная почта: boyko_sn@orkkniikp.ru

Исаев А.В. - заведующий лабораторией антенно-фидерных устройств,

«НАВИС Инк» (Москва)

Электронная почта: isaev_av@navis.ru

Марьянов В.Б. - начальник отдела группы компаний,

Филиал ОАО «УРСК» - «ИСДЭ» (г. Москва)

Электронная почта: maryanov_vb@orkkniikp.ru

I. M. Truhachev – Ph.D. (Eng.), Head of Department,

Branch of JSC “URSC” – “ISDE” (Moscow)

E-mail: trukhachev_im@orkkniikp.ru

Современные глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS) ГЛОНАСС и GPS работают в полосах частот L1 и L2, центральные частоты которых различаются в 1,28 раза. Однако получение небольшого разноса рабочих частот в планарных антеннах с патчем кажется очень сложной задачей, особенно если требуется получить идентичные по форме диаграммы направленности в частотных диапазонах L1 и L2. Пакетные патч-антенны (SPA) лишены этого недостатка, т. Е. Легче реализовать разнос рабочих частот менее чем в 1,5 раза. В то же время существует проблема проектирования СПА с традиционным способом их возбуждения. Имеется сильное взаимодействие между соседними антенными элементами СПА,

Цель статьи - снизить взаимное влияние антенных элементов в СПА за счет изменения способа их возбуждения с прямого на встречный.

Представлен двухдиапазонный навигационный антенный модуль, состоящий из многослойной микрополосковой антенны с противовесом для антенных элементов и двухдиапазонного малошумящего усилителя с элементами защиты входа. Противодействующая мощность нижнего и верхнего антенных элементов реализована таким образом, что нижний антенный элемент запитывается зондом от первого порта снизу традиционным способом, а верхний антенный элемент питается зондом от верх второго порта оригинальным способом. В результате антенные элементы имеют разные плоскости заземления: для нижнего антенного элемента металлическое основание антенны служит плоскостью заземления, а верхний антенный элемент имеет свою топологию. Как следствие, обеспечивается высокая (не менее 24 дБ) изоляция портов питания и идентичность диаграмм направленности в частотных диапазонах L1 и L2. В статье представлены конструкция антенного модуля, схема замещения, частотные зависимости КСВН, зависимости коэффициента усиления от частоты, представленные на диаграммах, диаграммы направленности антенного элемента на центральных частотах диапазонов L1 и L2, зависимости коэффициента усиления и коэффициент шума малошумящего усилителя по частоте, АЧХ и диаграмм направленности всего модуля. Размеры антенного модуля составляют Ø140 × 85 мм в одном варианте и 101 × 101 × 62 мм во втором варианте. Были получены следующие параметры антенны: усиление антенного элемента в зените составляет 6,5 дБ в диапазоне L1 и 5,2 дБ в диапазоне L2; коэффициент шума малошумящего усилителя в рабочих диапазонах частот не более 2 дБ; коэффициент усиления модуля в зените в рабочих диапазонах частот не менее 30 дБ; подавление внеполосных помех при отстройке ± 65 МГц относительно центральных частот диапазонов L1, L2 не менее 50 дБ; потребление тока не более 60 мА.

1. Рамеш Г., Бхартия П., Бахл И., Иттипибун А. Справочник по проектированию микрополосковых антенн. Лондон, Великобритания: Artech House. 2001 г.
2. Курдюмов О.А., Сагач В.Е. Антенна эллиптической поляризации в спутниковой навигации и телеметрии. Стручок красный. Ю.С. Яскина . М .: Радиотехника. 2018.
3. Баланис К.А. Теория антенн - Анализ и проектирование. Эд. 3-й. Wiley Interscience. 2005 г.
4. Петров А.С., Макеев В.В. Анализ характеристик микрополосковых антенн в дециметровом диапазоне. Радиотехника и электроника. 2013. Т. 58. № 3. С. 213–224.
5. Wong KL Компактные и широкополосные микрополосковые антенны. Нью-Йорк: Вили. 2002 г.
6. Ян К.П., Вонг К.Л. Двухдиапазонная квадратная микрополосковая антенна с круговой поляризацией. Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 2001. Т. 49. № 3. С. 377–382.
7. Бойко С.Н., Исаев А.В., Марьянов В.Б. Малогабаритный двухдиапазонный антенный модуль для приемников GNSS ГЛОНАСС / GPS. Радиотехника и электроника. 2020. Т. 65. № 6 (в печати).
8. Вен Л., Мин В., Юнджин Дж., Чжао С. Разработка широкополосной микрополосковой антенны с круговой поляризацией для компаса и GPS. 2013 Международная конференция по решению вычислительных задач (ICCP). 2013. Цзюйчжай, Китай. С. 195–198.
9. Насимуддин, Цин X., Чен З.Н. Широкополосная многослойная щелевая микрополосковая патч-антенна с круговой поляризацией. Журнал IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2013. Т. 55. № 6. С. 84–97.
10. Zhou Y., Chen C.C., Volakis J.L. Dual band proximity-fed stacked patch antenna for tri-band GPS applications. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2007. V. 55. № 1. P. 220–223.
11. Peng X.F., Zhong S.S., Xu S.Q., Wu Q. Compact dual-band GPS microstrip antenna. Microwave and Optical Technology Letters. 2005.  V. 44. № 1. P. 58–61.
12. Wang Z.B., Fang S.J., Fu S.Q., Liu S.W. Dual-band probe-fed stacked antenna for GNSS applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2009. V. 8. P. 100–103.
13. Chen S.C., Liu G.C., Chen X.Y., Lin T.F., Liu X.G., Duan Z.Q. Compact dual-band GPS microstrip antenna using multilayer LTCC substrate. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2010. V. 9. P. 421–423.
14. Illarionov I.A., Dudkin M.I., Kuznetsov A.V., Zverev E.V., Yaroslavtseva I.P. Issledovanie kharakteristik i metodov nastrojki dvukhdiapazonnykh miniatyurnykh mikropoloskovykh antenn sputnikovoj navigatsii s podlozhkoj iz keramicheskogo materiala. Antenny. 2016. № 1. S. 24–32.
15. Falade O.P., Gao Y., Chen X., Parini C. Stacked-patch dual-polarized antenna for triple-band handheld terminals. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2013. V. 12. P. 202–205.
16. Li J., Shi H., Li H., Zhang A. Quad-band probe-fed stacked annular patch antenna for GNSS applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2014. V. 13. P. 372–375.
17. Татарников Д.В., Астахов А.В., Степаненко А.П., Шаматульский П.П., Емельянов С.Н. Антенные технологии высокоточного спутникового позиционирования. Антенна. 2016. № 10. С. 77–91.
18. Кан М.С., Чу Х., Бьюн Г. Дизайн двухдиапазонной микрополосковой рамочной антенны с частотно-нечувствительными вариациями реактивного сопротивления для очень маленькой антенной решетки. Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 2017. Т. 65. № 6. С. 2865–2873.
19. Ли Д., Го П., Дай К., Фу Ю. Широкополосная пакетная антенна с емкостной связью для приложений GNSS. Антенны IEEE и письма о беспроводном распространении. 2012. Т. 11. С. 701–704.