К.В. Кобрин1, З. Ли2, В.А. Следков3, М.Б. Мануилов4

1,4 Южный федеральный университет (г. Ростов-на-Дону, Россия)

2,3 Guangzhou Compass Technology Co. Ltd (China)

4 m_manuilov@mail.ru

Постановка проблемы. Ключевой тенденцией в развитии антенных систем для базовых станций сотовой связи последних поколений является расширение рабочего диапазона частот, а также применение многодиапазонных режимов работы. Такой подход позволяет заменить несколько антенн базовых станций одной антенной, что обеспечивает преимущество перед стандартными решениями.

Цель. Предложить способ расширения рабочего частотного диапазона антенной решетки цельнометаллических двухполяризационных излучателей для базовых станций систем мобильной связи без усложнения конструкции излучателей.

Результаты. Предложена новая модификация цельнометаллического двухполяризационного излучателя на скрещенных диполях для применения в составе широкополосных антенн базовых станций мобильной связи нового поколения. Показано, что для аппроксимации профиля плеч использовались кривые Безье 3-го порядка, что обеспечило возможность тонкой настройки взаимной связи скрещенных диполей и расширение рабочей полосы частот в ходе многопараметрической оптимизации диполей. Отмечено, что разработанный излучатель имеет высокое согласование и поляризационную развязку в полосе частот 1,35–2,85 ГГц, превышающей октаву. Доказано, что в данном диапазоне коэффициенты отражения коаксиальных портов не превышают |S11|, |S22| < –17дБ, а изоляция – |S21| < –30 дБ. Показано, что диаграмма направленности антенного элемента имеет симметричную форму, которая сохраняет стабильный вид в рабочем частотном диапазоне, а ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости составляет 122°…134° по уровню –10 дБ.

Практическая значимость. Исследованы и подтверждены высокие технические характеристики 8-элементной линейной антенной решетки излучателей рассмотренного типа. Предложенная модификация излучателя может быть использована в других диапазонах частот, а также в составе многодиапазонных и многолучевых антенных систем.

Кобрин К.В., Ли З., Следков В.А., Мануилов М.Б. Антенная решетка широкополосных двухполяризационных цельнометаллических излучателей для систем мобильной связи // Электромагнитные волны и электронные системы. 2025. Т. 30. № 1. С. 27−36. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202501-03

1. Bao Z., Nie Z., Zong X. A Novel Broadband Dual-Polarization Antenna Utilizing Strong Mutual Coupling // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2014. V. 62. № 1. P. 450–454. DOI 10.1109/TAP.2013.2287010.
2. He Y., Yue Y. A novel broadband dual-polarized dipole antenna element for 2G/3G/LTE base stations // IEEE International Conference on RFID Technology and Applications. 2016. P. 102–106. DOI 10.1109/RFID-TA.2016.7750738.
3. Chen W.-J., Wang J.P. Broadband dual-polarized high gain lens antenna array for base station applications // IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting. 2017. P. 827–828. DOI 10.1109/ APUSNCURSINRSM.2017.8072456.
4. He Y., Yue Y., Zhang L., Chen Z.N. A Dual-Broadband Dual-Polarized Directional Antenna for All-Spectrum Access Base Station Applications // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. № 4. P. 1874–1884. DOI 10.1109/TAP.2020. 3026919.
5. He Y., Huang W., He Z., Zhang L., Gao X., Zeng Z. A Novel Cross-Band Decoupled Shared-Aperture Base Station Antenna Array Unit for 5G Mobile Communications // IEEE Open Journal of Antennas and Propagation. 2022. V. 3. P. 583–593. DOI 10.1109/ OJAP.2022.3173159.
6. Chen W., Lin H., Ding H., Liu Y., Chisala M., Shen Z., Zhibin H., Baihui L., Wang R. A Low Profile Broadband Dual-Polarized Base Station Antenna Using Folded Dipole Radiation Element // IEEE Access. 2019. V. 7. P. 67679–67685. DOI 10.1109/ ACCESS.2019.2918303.
7. Rudakov V.A., Li Z., Sledkov V.A., Taranenko V.V., Manuilov M.B. Dual-Polarized Dipole Array with Controlled Beam Tilt and Wide Radiation Pattern for Multi-Beam Antenna of Base Stations // Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves. 2021. P. 171–174. DOI 10.1109/RSEMW52378.2021.9494048.
8. Кобрин К.В., Zimeng Li, Следков В.А., Мануилов М.Б. Двухполяризационная антенная решетка планарных диполей для базовых станций мобильной связи диапазона 3,3–5,9 ГГц // Антенны. 2021. № 3. С. 50–58. DOI 10.18127/j03209601-202103-07.
9. Kobrin K., Li Z., Sledkov V., Manuilov M. A Broadband Dual-Polarized Planar Dipole Antenna Array for Sub-6 GHz Base Stations // 7th All-Russian Microwave Conference. 2020. P. 180–183. DOI 10.1109/RMC50626.2020.9312284.
10. Kobrin K., Li Z., Sledkov V., Manuilov M. Wideband Dual Polarized All-Metal Dipole Array for Base Stations of Mobile Communications // Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves. 2023. P. 396–399. DOI 11.1109/RSEMW58451.2023.10201990.
11. Bartels R.H., Beatty J.C., Barsky B.A. An Introduction to Splines for Use in Computer Graphics and Geometric Modelling. San Francisco: Morgan Kaufmann. 1998. 485 p.
12. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. М.: Мир. 2001. 604 с.
13. Ansys HFSS. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.ansys.com, дата обращения 17.10.2024.