В.С. Панько1, А.Г. Андреев2, А.А. Ерохин3, А.А. Сенченко4, А.В. Станковский5, Н.В. Филенкова6, Р.Г. Батрутдинов7, С.Б. Нелипа8, А.В. Косолапов9

1-5 ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (г. Красноярск, Россия)

6,7 ООО «ИНТРУМ» (г. Красноярск, Россия)

8,9 АО «НПП Радиосвязь» (г. Красноярск, Россия)

1 vpanko@sfu-kras.ru; 2 aandreyev@sfu-kras.ru; 3 aerokhin@sfu-kras.ru; 4 asenchenko@sfu-kras.ru; 5 stankovskiy_a@mail.ru; 6,7 rnd@intrum.pro; 8 sb.nelipa@yandex.ru; 9 dwl@mail.ru

Постановка проблемы. В наземных радионавигационных системах диапазона средних волн используется шумоподобный радионавигационный сигнал, ширина полосы частот которого составляет до 30% от центральной частоты. Для исключения частотных искажений сигнала приемо-передающие антенны системы должны обеспечивать удовлетворительное согласование с фидерным трактом во всей полосе частот. С другой стороны, габаритные размеры антенн ограничены техническими возможностями их реализации, что делает затруднительным применение полноразмерных резонансных антенн в виде несимметричного вертикального монополя высотой около 0,25 длины волны.

Цель. Провести экспериментальное исследование широкополосной моноконической антенны диапазона средних волн.

Результаты исследования. Рассмотрена моноконическая антенна, имеющая форму перевернутого конуса, образованного набором наклонных проводников, и снабженная системой противовесов, размещенных на подстилающей поверхности. Показано, что при высоте антенны 26 м (около 0,16 длины волны центральной частоты) достигается уровень КСВН ≤ 2 в полосе частот более 40%. Выполнено электродинамическое моделирование, направленное на определение оптимальной конфигурации антенны при сохранении ее приемлемых габаритных размеров. Установлена существенная зависимость входного сопротивления антенны от конструкции узла питания. Разработана механическая конструкция антенны, включающая в себя опорную мачту, несущий обруч, излучающие проводники, противовесы и систему удерживающих растяжек, а также изготовлен и смонтирован ее экспериментальный образец. В результате измерений получен уровень КСВН ≤ 2 в полосе частот 1,61-2,48 МГц, что совпадает с результатами моделирования.

Практическая значимость. Представленные результаты подтверждают возможность создания моноконической антенны диапазона средних волн, которая обеспечивает хорошее согласование с фидерным трактом в рабочем диапазоне частот радионавигационной системы и таким образом позволяет уменьшить ошибку измерения радионавигационных параметров.

Панько В.С., Андреев А.Г., Ерохин А.А., Сенченко А.А., Станковский А.В., Филенкова Н.В., Батрутдинов Р.Г., Нелипа С.Б., Косолапов А.В. Моноконическая антенна диапазона средних волн // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 4. С. 149−157. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202404-15

1. Правила по оборудованию морских судов Российского морского регистра судоходства. Ч. V. Навигационное обору-дование. НД № 2-020101-127. СПб. 2020.
2. Бондаренко. В.Н., Кокорин В.И. Широкополосные радионавигационные системы с шумоподобными частотно-манипулиро-ванными сигналами. Новосибирск: Наука. 2011. 257 с.
3. Белоцерковский Г.Б. Основы радиотехники и антенны. Ч. 2. Антенны. М.: Советское радио. 1969. 328 с.
4. Банков С.Е., Грибанов А.Н., Курушин А.А. Электродинамическое моделирование антенных и СВЧ-структур с использова-нием FEKO. М.: Солон-Пресс. 2020. 412 с.
5. Davis W. Alan, Agarwal Krishna. Radio Frequency Circuit Design. New York: A Wiley-Interscience Publication. 2001. 322 р. https://doi.org/10.1002/0471200689.
6. Маттей Д.Л., Янг Л., Джонс М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Т. 1.: Пер. с англ. М.: Связь. 1971. 439 с.
7. Kai Chang (Editor-in-Chief). Wiley encyclopedia of RF and microwave engineering. 6 Volume Set. New York: A Wiley Inter-science Publication. 2005. 5949 c. https://doi.org/10.1002/0471654507.
8. Афанасьев П. О., Майоров А. П., Следков В. А. Низкопрофильные миниатюрные антенны с вертикальной поляризацией // Антенны. 2010. № 2(153). С. 62-67.
9. Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М., Клигер Г.А., Курашов А.Г. Коротковолновые антенны / Под. ред. Г.З. Ай-зенберга. М.: Радио и связь. 1985. 536 с.
10. Агарков Н.Е. Проектирование передающих малогабаритных штыревых антенн КВ-диапазона в системе «антенна – со-гласующее устройство» // Техника радиосвязи. 2022. Вып. 1(53). С. 30-43. https://doi.org/10.33286/2075-8693-2022-52-30-43.
11. Zhang X.L., Gao H.T., Zhang Q.C. An optimum design of low-profile ultra-wideband HF skeletal wire duoconical monopole antenna with parasitic grounded poles // 2016 IEEE-APS Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Commu-nications (APWC). IEEE. 2016. С. 264-267. https://doi.org/10.1109/APWC.2016.7738173.
12. Yu Yu Kyi, Li Jianying. Broadband small-size wire cone antenna // Microwave and Optical Technology Letters. 2009. V. 51. № 9.
    Р. 2040-2043. https://doi.org/10.1002/MOP.24583.
13. Gandomi M. H., Zarifi D. Design and development of ultra-wideband 3-D monopole antennas based on supercurves // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. № 12. Р. 8214-8220. https://doi.org/10.1109/TAP.2021.3090832.
14. Wang Q., Ruan C., He Q. Study on the broadband properties of a wire conical monopole antenna // ICMMT 4th International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology. 2004. P. 43-45. https://doi.org/10.1109/ICMMT.2004.1411455.
15. Keum K., Choi J. An ultra-wideband 3-stage monocone antenna with top-hat loading // 2020 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and North American Radio Science Meeting. IEEE. 2020. Р. 469-470.
16. Панько В.С., Саломатов Ю.П., Баскова А.А. Оптимизация формы антенны в виде конического монополя // Современные проблемы радиоэлектроники: материалы ХХIII Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием, посвящ. 127-й годовщине Дня радио / Отв. ред. Ф.В. Зандер. Красноярск: Сиб. федер. ун-т. 2022. С. 274-279.