А. Д. Полигина1, А. В. Таганов2, Ю. П. Саломатов3
1, 2 АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск, Россия)
1, 3 ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (г. Красноярск, Россия)

1 anastasia0711@mail.ru, 2 AVTaganov@yandex.ru, 3 ysalomatov@sfu-kras.ru

Постановка проблемы. Развитие компактных спутниковых терминалов миллиметрового диапазона требует создания совмещенных излучателей, способных эффективно работать в раздельных частотных каналах приема и передачи. Существующие решения на основе микрополосковых технологий, такие как использование высших мод, каскадирование или компланарное размещение излучателей, часто имеют низкий коэффициент усиления, узкую полосу пропускания, сложности формирования требуемых поляризаций и значительное взаимное влияние каналов.

Цель. Разработать и исследовать конструкцию совмещенного двухдиапазонного микрополоскового излучателя с использованием архитектуры пространственного мультиплексирования элементов и простого геометрического метода формирования встречно направленных круговых поляризаций.

Результаты. Представлена конструкция и результаты анализа компактной четырехэлементной микрополосковой антенной решетки, совмещающей приемный (19…21,5 ГГц) и передающий (43…46 ГГц) диапазоны в единой апертуре размером 9×9 мм2. Конструкция основана на использовании апертурной связи через Н-образные щели, возбуждаемые симметричными полосковыми линиями. Отмечено, что ключевой особенностью является формирование разнонаправленной круговой поляризации (правая/левая) в разных диапазонах за счет пространственного поворота излучающих прямоугольных патчей относительно щелей на углы ±45°. Показано, что приемный канал реализован одним увеличенным патчем, передающий – тремя идентичными патчами, размещенными в углах апертуры. С помощью электродинамического моделирования получены следующие характеристики: суммарная полоса согласования больше 18% в каждом диапазоне; коэффициент усиления в приемном диапазоне 6,1 дБ, в передающем – 11,9 дБ; коэффициент эллиптичности в рабочих диапазонах частот превышает 0,7; развязка между каналами превышает 30 дБ.

Практическая значимость. Предложенный излучатель обеспечивает высокую эффективность использования апертуры и простую схему формирования круговой поляризации. Конструкция является готовым элементом для построения компактных и легких антенных систем, предназначенных для современных спутниковых платформ связи K/Q-диапазонов.

Полигина А.Д., Таганов А.В., Саломатов Ю.П. Совмещенный микрополосковый излучатель K/Q-диапазонов на апертурной связи с разнонаправленной круговой поляризацией // Антенны. 2026. № 3. С. 55–63. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202603-05

1. James J.R., Hall P.S. Handbook of microstrip antennas. London: Peter Peregrinus. 1989. V. 1.
2. Tiwari S., Kumari M., Kikan V. et al. A novel design evolution of mmWave W-D bands modified rectangular patch antenna with circular and rectangular slots for future IoT applications // 6th International Conference on Contemporary Computing  and Informatics (IC3I). Gautam Buddha Nagar, India. 2023. P. 1843–1848. DOI: 10.1109/IC3I59117.2023.10397852.
3. Chen Sh., Iwata R. Mutual coupling effects in microstrip patch phased array antenna // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 1998 Digest. Antennas: Gateways to the Global Network. Held in conjunction with: USNC/URSI National Radio Science Meeting. Atlanta, GA, USA. 1998. V. 2. P. 1028–1031. DOI: 10.1109/APS.1998.702125.
4. Lee H.-J., Li E.S., Li Ch.-Y., Chin K.-Sh. 60 GHz wideband LTCC microstrip patch antenna array with parasitic surrounding stacked patches // IET Microwaves Antennas & Propagation. V. 13. № 1. P. 35–41. DOI: 10.1049/iet-map.2018.5226.
5. Munk B.A. Frequency selective surfaces: Theory and design. New York, NY, USA: Wiley. 2000.
6. Pozar D.M. A review of aperture coupled microstrip antennas: history, operation, development, and applications // Univ. Massachusetts Amherst, Rep. 1996.
7. Ghassemi N., Rashed-Mohassel J., Neshati M.H. et al. Slot coupled microstrip antenna for ultra wideband applications in C and X bands // Progress In Electromagnetics Research M. 2008. V. 3. P. 15–25. DOI: 10.2528/PIERM08051202.
8. Gao S., Li L.W., Leong M.S. et al. A broad-band dual-polarized microstrip patch antenna with aperture coupling // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2003. V. 51. № 4. P. 898–900. DOI: 10.1109/TAP.2003.811080.
9. Sullivan P.L., Schaubert D.H. Analysis of an aperture coupled microstrip antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1986. V. 34. № 8. P. 977–984.