С.В. Дударев1, С.Н. Даровских2, Н.В. Дударев3, Д.Г. Фомин4

1-4 ЮУрГУ (г. Челябинск, Россия)

Постановка проблемы. Применение пассивных излучателей в виде замкнутых и разомкнутых контуров, полигонов различной формы не позволяет значительно расширить рабочую полосу или получить новые широкие частотные диапазоны. В связи с этим актуальным является исследование, направленное на определение структуры элементов «пассивного» слоя, обеспечивающего расширение частотного диапазона по сравнению с известными образцами.

Цель. Обосновать применение для многослойной печатной антенны новой структуры «пассивного» слоя в виде совокупности «аркообразных» диполей, возбуждаемых электромагнитным полем усовершенствованной антенны Алфорда.

Результаты. Определена структура элементов «пассивного» слоя, обеспечивающего расширение частотного диапазона по сравнению с известными образцами. Приведены результаты моделирования предложенной антенны.

Практическая значимость. Предложена оригинальная всенаправленная многослойная печатная антенна с горизонтальной поляризацией электрического поля. Антенна состоит из двух печатных плат, расположенных друг над другом. Первая содержит усовершенствованную рамочную антенну Алфорда, которая состоит из восьми F-образных секций, расположенных по четыре на каждой стороне платы. Питание осуществляется с помощью SMA-разъема. Вторая печатная плата закреплена над первой с помощью диэлектрических подставок, используемых для регулировки воздушного зазора. Она содержит четыре пары диполей, расположенных по окружности, различной длины и ширины. Диполи не запитываются напрямую, а возбуждаются электромагнитным полем, создаваемым излучателями всенаправленной антенны в ближней зоне. Благодаря такой структуре, многослойная антенна работает в двух частотных диапазонах: 1,7-2,4 и 4,1-4,88 ГГц.

Дударев С.В., Даровских С.Н., Дударев Н.В., Фомин Д.Г. Двухдиапазонная всенаправленная печатная антенна с комбинированным возбуждением // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 3. С. 124-133. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202203-12

1. Quan X.L., Li R. L., Wang J.Y., Cui Y.H. Development of a broadband horizontally polarized omnidirectional planar antenna and its array for base stations // Progress in Electromagnetics Research. 2012. V. 128. P. 441-456.
2. Zhang H.-Y., Zhang F.-S., Zhang F., Li T., Li C. Bandwidth enhancement of a horizontally polarized omnidirectional antenna by adding parasitic strips // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2017. V. 16. P. 880-883.
3. Wei K., Zhang Z., Feng Z. Design of a wideband horizontally polarized omnidirectional printed loop antenna // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2012. V. 11. P. 49-52.
4. Borja A. L., Hall P. S., Liu Q., Iizuka H. Omnidirectional loop antenna with left-handed loading // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2007. V. 6. P. 495-498.
5. Guo M., Qian R., Zhang Q., Guo L., Yang Z., Xu Z., Wang Z. High-gain antipodal Vivaldi antenna with metamaterial covers // IET Microwaves, Antennas and Propagation. 2019. V. 13. № 15. P. 2654-2660.
6. Kakhki M.B., Mantash M., Kesavan A., Tahseen M.M., Denidni T.A. Millimeter-Wave Beam-Tilting Vivaldi Antenna with Gain Enhancement Using Multilayer FSS // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2018. V. 17. №. 12. P. 2279-2283.
7. Patel S.K., Shah K.H., Kosta Y.P. Multilayer liquid metamaterial radome design for performance enhancement of microstrip patch antenna // Microwave and Optical Technology Letters. 2018. V. 60. №. 3. P. 600-605.
8. Setia V., Sharma K.K., Kishen K.S. Triple-Band Metamaterial Inspired Microstrip Antenna using Split Ring Resonators for WLAN/WiMAX Applications // 2019 IEEE Indian Conference on Antennas and Propagation (InCAP). 2019.
9. Yu K., Li Y., Wang Y. Multi-band metamaterial-based microstrip antenna for WLAN and WiMax applications // 2017 International Applied Computational Electromagnetics Society (ACES) Symposium. 2017.
10. Jarboua I., Ammar N., Aguili T., Baudrand H. Radiation pattern and scattering parameter for multilayer cylindrical loop antenna using the iterative method WCIP // AEU - International Journal of Electronics and Communications. 2019. V. 101. P. 192-199.
11. Guo L., Tang M.-C., Li D. A low-profile dual-polarized multilayer parasitic patch array antenna with narrow air gap // Microwave and Optical Technology Letters. 2018. V. 60. № 8. P. 2022-2029.
12. Chaubey A.K., Gupta S., Kumar A. Parasitic multilayer micro strip patch antenna for 4.40 GHz C-Band application // 2nd International Conference on Micro-Electronics and Telecommunication Engineering. 2018. P. 271-276.
13. Liu T., Yang H., He Y., Lu J. Cylindrical ring dielectric loaded horizontally polarized omnidirectional antenna for wideband radiation // AEU - International Journal of Electronics and Communications. 2018. V. 90. P. 123-129.
14. Ahn C.-H., Oh S.-W., Chang K. A dual-frequency omnidirectional antenna for polarization diversity of MIMO and wireless communication applications // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2009. V. 8. P. 966-969.
15. Курушин А.А., Банков С. Е. Моделирование антенн и СВЧ-структур с помощью HFSS. М.: Солон-Пресс. 2019. 280 с.
16. Банков С.Е., Курушин А.А., Разевиг В.Д. Анализ и оптимизация трехмерных СВЧ-структур с помощью HFSS. М.: Солон-Пресс. 2005. 224 с.