C. В. Дударев1, Д. С. Клыгач2
1,2 Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) (г. Челябинск, Россия)

Постановка проблемы. В настоящее время существует множество радиотехнических и телекоммуникационных систем, обмен информацией в которых осуществляется с помощью радиосигналов. Для каждой системы необходимо разрабатывать новые антенны, работающие в определенном диапазоне частот. Поэтому актуальной задачей является разработка излучающих устройств, способных работать одновременно в двух и более широких диапазонах частот. Это позволит использовать антенну для работы в нескольких системах.

Цель. Разработать и реализовать малогабаритную печатную антенну с круговой диаграммой направленности в азимутальной плоскости и горизонтальной поляризацией вектора Е, излучающую и принимающую радиосигнал в диапазонах, соответствующих стандартам GSM-1800, LTE-1800, UMTS-2100 и n79 5G.

Результаты. Разработана оригинальная конструкция многослойной печатной антенны с круговой диаграммой направленности в азимутальной плоскости и горизонтальной поляризацией. Показано, что антенна состоит из двух печатных плат, расположенных друг над другом: нижняя плата содержит кольцевую решетку из F-образных излучателей, которая возбуждается с помощью высокочастотного разъема; верхняя плата содержит массив пассивных диполей, которые возбуждаются электромагнитным полем, созданным кольцевой решеткой из F-образных диполей. По результатам расчетов установлено, что антенна излучает и принимает радиосигнал в двух диапазонах частот: 1,65–2,38 ГГц и 4,21–5 ГГц (по уровню КСВН = 2). Изготовлен макет антенны и измерены его электродинамические характеристики. Проведено сравнение результатов эксперимента и моделирования.

Практическая значимость. Разработанная антенна может быть использована в качестве самостоятельного излучателя или элемента всенаправленной антенной решетки сотовой связи стандартов GSM-1800, LTE-1800, UMTS-2100 и n79 5G.

Дударев C.В., Клыгач Д.С. Экспериментальное и численное моделирование двухдиапазонной всенаправленной печатной антенны // Антенны. 2023. № 3. С. 26–36. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202303-03

1. Кольцов Ю.В. Антенные решетки в эпоху 5G. Часть 1. Разработки, ставшие классическими // Антенны. 2022. № 5. С. 5–29. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202205-01.
2. Кольцов Ю.В. Антенные решетки в эпоху 5G. Часть 2. Перспективные разработки // Антенны. 2022. № 6. С. 5–34. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202206-01.
3. Zhang Z., Zhao Y., Zuo S., Yang L., Ji L., Fu G. A broadband horizontally polarized omnidirectional antenna for VHF application // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2018. V. 66. № 5. P. 2229–2235.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. Li Y., Zhang Z., Zheng J., Feng Z. Compact azimuthal omnidirectional dual-polarized antenna using highly isolated colocated slots // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012. V. 60. № 9. P. 4037–4045.
8. Li Y., Zhang Z., Feng Z., Iskander M.F. Design of penta-band omnidirectional slot antenna with slender columnar structure // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2014. V. 62. № 2. P. 594–601.
9. Ahn C., Oh S., 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.
10. Luo P., Cui Y., Li R. Novel multiband/broadband horizontally polarized omnidirectional antennas // Proceedings of 2016 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 2016. P. 1795.
11. Sonak R., Ameen M., Chaudhary R.K. Triple band omnidirectional miniaturized metamaterial inspired antenna using flipped rectangular stub for LTE, WiMAX, and WLAN applications // International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering. 2019. V. 29. № 7.
12. Dalasm Z.K., Mirmohammadi S., Hashemi S. Dual-band dipole antenna based on reverse-coupling multilayer ring resonators (MRR) // Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings (APMC). 2017. P. 1040.
13. Zhao C., Xu H., Wang Y., Zhu X. A low-profile dual-band multimode patch antenna for wireless local area network and cellular vehicle-to-everything communications // International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering. 2021. V. 31. № 12.
14. Joshi R., Hussin E.F.N.M., Soh P.J., Jamlos M.F., Lago H., Al-Hadi A.A., Podilchak S.K. Dual-band, dual-sense textile antenna with AMC backing for localization using GPS and WBAN/WLAN // IEEE Access. 2020. V. 8. P. 89468–89478.
15. Sharawi M.S., Podilchak S.K., Antar Y.M.M. A low profile dual-band DRA-based MIMO antenna system for wireless access points // IEEE Antennas and Propagation Society. AP-S International Symposium (Digest). 2015. P. 707.
16. See C.H., Saleh A., Alabdullah A.A., Hameed K., Abd-Alhameed R.A., Jones S.M.R., Majeed A.H. Compact wideband printed MIMO/diversity monopole antenna for GSM/UMTS and LTE applications / in Antenna Fundamentals for Legacy Mobile Applications and Beyond. 2017. P. 191–209.