А.В. Иванов1, В.И. Николаев2, Ю.Г. Пастернак3, В.А. Пендюрин4

1,3 ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (Воронеж, Россия)

2,3 АО «Концерн «Созвездие» (Воронеж, Россия)

3 Воронежский государственный технический университет (Воронеж, Россия)

3,4 АО НПП «Автоматизированные системы связи» (Воронеж, Россия)

Постановка проблемы. Поддержание работоспособного состояния, реконструкция и модернизация антенных устройств стационарных центров радиосвязи старого парка (особенно разветвленные структуры приемных радиоцентров с дорогостоящими и громоздкими антенными полями) − весьма дорогостоящая и трудоемкая задача. Таким образом, поиск новых технических решений при разработке технологичных электрически малых антенн, характеризующихся уменьшенными габаритными размерами и себестоимостью, использование которых позволит повысить надежность функционирования приемных центров радиосвязи декаметровых и метровых волн (МВ) за счет скрытого подземного размещения антенн приемных центров радиосвязи, является актуальной научно-технической задачей.

Цель. Предложить действующую модель подземной антенны МВ-диапазона на основе патч-антенны с использованием метаматериальной подложки для уменьшения габаритно-массовых параметров, повышения технологичности изготовления и монтажа.

Результаты. Представлена реализация варианта подземной антенны на основе патч-структуры с метаматериальной подложкой, приведены результаты численного моделирования и натурного эксперимента на действующей модели данной антенной структуры. Показано, что применение метаматериальной подложки позволило снизить габаритно-массовые показатели разработанной антенны по сравнению с аналогами и подобными антенными конструкциями с воздушными изоляторами. Проведены численное моделирование и полевые испытания подтверждают адекватность и работоспособность данного типа антенн в диапазоне метровых волн.

Практическая значимость. Перспективным направлением дальнейших исследований можно считать поиск технических решений по расширению полосы рабочего диапазона частот для широкого применения данного типа антенн в промышленных образцах коротковолновых и ультракоротковолновых радиостанций.

Иванов А.В., Николаев В.И., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А. Подземная антенна метровых волн на основе патч-структуры с метаматериальной подложкой // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 8. С. 80−90. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202108-09

1. Лавров Г.Л., Князев А.С. Приземные и подземные антенны. Теория и практика антенн, размещенных вблизи поверхности земли. М.: Советское радио. 1985. 453 с.
2. Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. В 2-х кн. Кн. 1 / Пер. с англ. под ред. д-ра техн. наук В.Б. Штейншлейгера. Москва: Мир. 1984. С. 240−255; 408−413.
3. Бузов А.Л., Клюев Д.С., Копылов Д.А., Нещерет А.М. Математическая модель двухэлементной микрополосковой излучающей структуры с подложкой из кирального метаматериала // Радиотехника и электроника. 2020. Т. 65. № 4. С. 414−420.
4. Бузов А.Л. Современные тенденции развития антенной техники ДКМВ радиосвязи // Антенны. 2007. № 10(125). С. 44−50.
5. Бузов А.Л., Клюев Д.С., Копылов Д.А., Нещерет А.М. Математическая модель двухэлементной микрополосковой излучающей структуры с подложкой из кирального метаматериала // Радиотехника и электроника. 2020. Т. 65. № 4. С. 380−387.
6. Бузов А.Л., Нещерет А.М. Перспективы использования метаматериалов в подземных КВ-антеннах // Материалы XV Междунар. науч.-технич. конф. «II Научный форум телекоммуникации: теория и технологии (ТТТ-2017). Физика и технические приложения волновых процессов (ФиТПВП-2017) / Под ред. О.И. Антипова. 2017. С. 62−64.
7. Пестовский И.Н. Разработка путей создания подземных антенных систем для ДКМВ радиосвязи: Дисс. ... канд. техн. наук. Самара: Поволжский гос. Ун-т телекоммуникаций и информатики. 2016. 195 с.
8. Патент 2170997 (РФ): МПК H01Q 21/06. Подземная фазированная антенная решетка / Быков В.Г.; заявитель Военный университет связи, патентообладатель Управление государственного надзора за связью по Свердловской области. № 2000109222/09; заявл. 12.04.00; опубл. 20.07.01.
9. Патент 2185697 (РФ): МПК H01Q 21/00. Подземная фазированная антенная решетка / Фитенко Н.Г., Чернолес В.П.; заявитель Военный университет связи, патентообладатели. № 2001102627/09; заявл. 29.01.01; опубл. 20.07.02.
10. Патент 2262164C1 (РФ): МПК H01Q 1/04. Подземная антенна / Артамошин А.Д., Бусыгин Д.В., Галлеев К.Я., Гапонов Б.Ф., Курышев А.А., Пестовский И.Н., Чернолес В.П., Ятульчик О.В.; патентообладатели Открытое акционерное общество «Российский институт мощного радиостроения» (RU), Военный университет связи (RU). № 2004126396/09; заявл. 30.08.04; опубл. 10.10.2005, Бюл. № 28.
11. Патент 2472263 С2 (РФ): МПК H01Q 21/00. Подземная антенна / Проценко М.С., Риконен Д.Ю., Чернолес В.П.; патентообладатель Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного» Министерства Обороны Российской Федерации (Минобороны России). № 2011112633/07; заявл. 01.04.11; опубл. 10.10.12, Бюл. № 28.
12. Патент 2400884 C1 (РФ): МПК H01Q 21/00 (2006.01), RU 2400884C1. Подземная ультракоротковолновая антенная решетка / Артамошин А.Д., Галлеев К.Я., Гапонов Б.Ф., Курышев А.А., Пестовский И.Н., Чернолес В.П.; патентообладатель Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного» Министерства Обороны Российской Федерации (Минобороны России). № 2009133761/07; заяв. 08.09.2009; опубл. 27.09.2010, Бюл. № 27.
13. Слюсар В. 60 лет теории электрически малых антенн. Некоторые итоги // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2008.  № 17. С. 10−19.
14. Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. М.: Радио и связь. 1986. 144 с.
15. Chen Zh., Chia M. Broadband planar antennas: Design and Applications. JohnWiley and Sons. 2006.
16. Balanis A. Antenna theory antenna theory analysis and design fourth edition. Constantine Cover Image: Courtesy NASA/JPLCaltech Copyright ©. 2016 by John Wiley & Sons, Inc.
17. Патент 2400880 (РФ): МПК H01Q9/00. Печатная антенна / Банков С.Е., Давыдов А.Г.; патентообладатели Открытое акционерное общество «Московское конструкторское бюро «Компас» (RU). № 2009139419/07; заявл. 27.10.09; опубл. 27.09.10, Бюл. № 27.
18. Патент 2400877 (РФ): МПК H01Q9/00. Печатная антенна / Банков С.Е., Давыдов А.Г.; патентообладатели Открытое акционерное общество «Московское конструкторское бюро «Компас» (RU). № 2009137624/07; заявл. 12.10.09; опубл. 27.09.10, Бюл. № 27.
19. Electronics and Communication Engineering By. Kirti Sai Shukla (Roll No: 111EC0262). Under the supervision of Prof.  S.K. Behera. Department of Electronics and Communication Engineering National Institute of Technology Rourkela 2015. Department of Electronics and Communication Engineering National Institute of Technology Rourkela-769008. Certificate. 
20. Masoud Ahmadi. Low-profile microstrip end-fire antennas based on metamaterial substrates. A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of applied science. The college of graduate studies (Electrical Engineering) The university of British Columbia (Okanagan) January. 2018.