Алтынников Андрей Геннадиевич – кандидат технических наук (2010), доцент кафедры физической электроники и технологии
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Andrey G. Altynnikov, Cand. Sci. (Eng.) (2010), Associate Professor of the Department of Physical Electron-ics and Technology
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Платонов Роман Андреевич – кандидат технических наук (2018), доцент кафедры физической электроники и технологии
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Roman A. Platonov, Candidate of Technical Sciences (2018), Associate Professor of the Department of Physi-cal Electronics and Technology
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Цымбалюк Андрей Александрович – аспирант, инженер научно-исследовательской лаборатории СВЧ-материалов и устройств
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Andrey A. Tsymbalyuk, Postgraduate student, engineer of the research laboratory of microwave materials and devices
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Комлев Андрей Евгеньевич – кандидат технических наук (2011), доцент кафедры физической электроники и технологии
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Andrey E. Komlev, Cand. Sci. (Eng.) (2011), Associate Professor of the Department of Physical Electronics and Technology
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Введение. Постоянно растущие требования к скорости передачи информации приводят ко все более широкому внедрению MIMO-систем в телекоммуникационные сети. Существует целый ряд работ, посвященных возможности использования антенных модулей MIMO, выполненных на основе SIW-резонаторов. Одно из перспективных направлений в этой области – использование 1/4- и 1/8-модовых SIW-резонаторов, которые позволяют существенно снизить массогабаритные характеристики устройства. Основные недостатки подобных MIMO-антенн – узкая полоса частот и относительно низкая изоляция излучателей. В связи с этим раз-работка технических решений в области конструирования MIMO-модулей, способствующих улучшению указанных характеристик, является актуальной задачей.Цель работы. Разработка технических решений в области конструирования антенного модуля на основе 1/8-модовых SIW-резонаторов, позволяющих повысить его излучательные характеристики и взаимную изоляцию излучателей.Материалы и методы. Моделирование характеристик антенного модуля осуществлялось с помощью программных пакетов на основе метода конечных элементов. Прототип антенного модуля изготовлен из фольгированного армированного композитного материала на основе политетрафторэтилена. Параметры модуля измерялись на стенде, собранном на основе векторного анализатора цепей Ceyear 3272C (Ceyear Technologies, Китай).Результаты. Разработана конструкция MIMO-модуля на основе двух 1/8-модовых SIW-резонаторов, позволяющая существенно повысить коэффициент усиления излучателей и их взаимную изоляцию. Приведены результаты исследования влияния толщины подложки на характеристики модуля. Продемонстрирована возможность эффективной работы модуля в двухдиапазонных системах за счет использования не только основной, но и старшей резонансной моды SIW-резонаторов. Предложена конструкция MIMO-антенны, состоящей из 8 излучателей.Заключение. Показано, что конструкцию MIMO-модуля на основе двух 1/8-модовых SIW-резонаторов, разделенных щелью, можно использовать в двухдиапазонных системах. Продемонстрировано одновременное увеличение КУ излучателей модуля и ухудшение их взаимной изоляции с ростом толщины подложки. Разработан вариант конструкции антенного модуля на основе двух 1/8-модовых SIW-резонаторов, позволяющий увеличить изоляцию между излучателями модуля (до –30 дБ).
Introduction. The ever-increasing demands on the speed of information transmission lead to an increasing adoption of MIMO systems in telecommunication networks. There are a number of works devoted to the possibility of using MIMO antenna modules based on SIW resonators. One of the promising directions in this field is the use of 1/4 and 1/8 mode SIW resonators, which can significantly reduce the weight and size characteristics of the device. The main disadvantages of such MIMO antennas are the narrow frequency band and a relatively low isolation of the radiators. Therefore, the advancement of engineering approaches to designing MIMO modules that boost these attributes is a relevant research task.Aim. Development of innovative engineering approaches to designing antenna modules utilizing 1/8 mode SIW resonators for application in MIMO, which enhance their radiation properties and improve the isolation between the radiators.Materials and methods. The characteristics of the antenna module were simulated in software packages using the finite element method. The prototype antenna module was manufactured using a metallized composite polytetrafluoroethylene material. The network analyzer Ceyear 3272C was used to measure the characteristics of the antenna module prototype.Results. The MIMO module based on two 1/8-mode SAW resonators with notable improvement in both the gain of the radiation elements and their isolation was developed. The results of a study into the relationship between substrate thickness and the features of the module are presented. The possibility of using the developed module in dual-band systems by operating not only on the main, but also on the higher resonant mode of SIW resonators is demonstrated. The design of a MIMO module consisting of eight radiation elements is proposed.Conclusion. The MIMO module design based on two 1/8-mode SIW resonators separated by a gap can be used in dual-band systems operated in several modes. An increase in the substrate thickness was shown to lead to both an improvement in the module’s antenna gain and a reduction in their insulation effectiveness. An antenna module design based on a pair of 1/8-mode SAW resonators, which enables improved insulation between the radiators (up to –30 dB), is proposed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.