ШИРОКОПОЛОСНАЯ СВЧ-АНТЕННА ВИВАЛЬДИ С ВОЗБУЖДЕНИЕМ КОПЛАНАРНОЙ ЛИНИЕЙ

В настоящее время антенны Вивальди используются как направленные излучатели, которые требуют согласования и симметрирования возбуждающего СВЧ-радиосигнала на входе. Чаще всего установка в раскрыв антенны согласующе-симметрирующего устройства приводит к дополнительным потерям и искажениям диаграммы направленности излучателя, особенно в случае работы в широком диапазоне частот. Кроме того, в случаях жестких требований по условиям эксплуатации (большой диапазон рабочих температур, высокая влажность, соляной туман, вибрация и пр.) сложен подбор подходящей микросхемы. Целью исследования является разработка щелевой антенны с 50-омным портом на входе, которая была бы проста в производстве и эксплуатации, при сохранении высокого коэффициента усиления в широком диапазоне частот. Как известно, структура поля в копланарной линии близка к структуре поля в близкой к ней щелевой. С использованием математического аппарата для таких полей, средств электродинамического моделирования и численного расчета разработана система, представляющая собой две антенны Вивальди, запитываемые одной копланарной линией. Таким образом, излучатель обладает близкой к круговой диаграммой направленности и низкими потерями в структуре питания, согласования и симметрирования, функции которой выполняет копланарная линия. Представлены результаты для диапазона частот 1…6 ГГц. Устройство в целом представляет собой диэлектрическую подложку, на которой двусторонней металлизацией выполнена излучающая структура. Для работы в более высоких диапазонах допустимо использовать излучатели на основе Finline. Кроме очевидных конструктивных плюсов антенна обладает низкой стоимостью в производстве и легко повторяема. В настоящее время авторами продолжается работа по исследованию использования таких элементов в составе антенных решеток.

1. Ghosh C. K., Mandal B., Parui, S. K. OmniDirectional Printed Antenna Array for MIMO Application // Proc. of 2012 5th Intern. Conf. on Computers and Devices for Communication (CODEC), 17–19 Dec. 2012, Kolkata, India. Piscataway: IEEE, 2013. doi: 10.1109/codec.2012.6509197

2. Design of Patch Antenna with Omni Directional Radiation Pattern for Wireless LAN Applications / D. Punniamoorthy, G. K. Reddy, V. S. Kamadal, G. V. Gopal, K. Poornachary // Proc. of 2017 Intern. Conf. on Recent Innovations in Signal Processing and Embedded Systems (RISE), 27–29 Oct. 2017, Bhopal, India. Piscataway: IEEE, 2017. P. 70–74. doi: 10.1109/rise.2017.8378127

3. Di Wu, Yingzeng Yin, Minjun Guo, Renqiang Shen. Wideband Dipole Antenna for 3G Base Stations // Proc. of 2005 IEEE Intern. Symp. on Microwave, Antenna, Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications, 8–12 Aug. 2005, Beijing, China. Piscataway: IEEE, 2005. P. 454–457. doi: 10.1109/mape.2005.1617947

4. Ultrawideband VHF/UHF Dipole Array Antenna / A. J. Fenn, P. T. Hurst, J. D. Krieger, J. S. Sandora, L. I. Parad // Proc. of 2010 IEEE Intern. Symp. on Phased Array Systems and Technology, 12–15 Oct. 2010, Waltham, MA, USA. Piscataway: IEEE, 2010. P. 79–82. doi: 10.1109/array.2010.5613390

5. Yang K.-W., Zhang F.-S., Li C. Design of a Novel Wideband Printed Dipole Array Antenna // Proc. of 2018 Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wireless Technology Conf. (CSQRWC), 21–24 July 2018, Xuzhou, China. Piscataway: IEEE, 2018. doi: 10.1109/csqrwc.2018.8455804

6. Terentyeva P. V., Golovkov G. A.,Borovikov S. G. Antenna Array for the Passive Radar Monitoring System // Proc. of 2018 22nd Intern. Microwave and Radar Conf. (MIKON), 14–17 May 2018, Poznan, Poland. Piscataway: IEEE, 2018 P. 208–211. doi: 10.23919/MIKON.2018.8405179

7. Калошин В. А., Мартынов Е. С., Скородумова Е. А. Моделирование биконической антенны в широкой полосе частот // Сб. докл. III Всерос. конф. "Радиолокация и радиосвязь", М., 26–30 окт. 2009 г. М.: Изд-во ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, 2009. С. 63–67.

8. UHF Ultrabroadband Vivaldi-Type Direction Finding Antenna / R. Mueller, S. Lutz, R. Lorch, T. A. Walter // Proc. of 2010 IEEE Antennas and Propagation Society Intern. Symp., 11–17 July 2010, Toronto, ON, Canada. Piscataway: IEEE, 2010. doi: 10.1109/aps.2010.5561691

9. A Design of High-Gain Vivaldi Antenna Loaded with Antipodal Structure and Slotting Correction / Y. Tang, X. Cao, Y. Song, L. Jidi, J. Lan, H. Yu // Proc. of 2018 IEEE MTT-S Intern. Wireless Symp. (IWS), 6–10 May 2018, Chengdu, China. Piscataway: IEEE, 2018. doi: 10.1109/ieee-iws.2018.8400909

10. Рязанов И. Г., Бякин А. А., Белоусов О. А. Анализ и синтез широкополосной планарной щелевой антенны с экспоненциальным изменением ширины щели для систем широкополосного доступа // Вопросы современной науки и практики. Ун-т им. В. И. Вернадского. 2013. № 2 (46). C. 297–306.

11. A Miniaturized Vivaldi Antenna with High Gain for Ultra-Wideband Applications / H. Wang, S. He, Z. Ding, J. Cao, Y. Yang // Proc. of 2017 Sixth Asia-Pacific Conf. on Antennas and Propagation (APCAP), 16–19 Oct. 2017, Xi'an, China. Piscataway: IEEE, 2017. doi: 10.1109/apcap.2017.8420722

12. Shan J., Xu A., Lin J. A Parametric Study of MicrostripFed Vivaldi Antenna // Proc. of 2017 3rd IEEE Intern. Conf. on Computer and Communications (ICCC), 13–16 Dec. 2017, Chengdu, China. Piscataway: IEEE, 2017. P. 1099–1103. doi: 10.1109/compcomm.2017.8322713

13. Novel Conformal Vivaldi Antenna Fed by CPW / Lin Tao, Song Lizhong, Liu Shangji, Wang Yongjian, Li Zexiu // Proc. of 2016 IEEE Intern. Conf. on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT), 5–8 June 2016, Beijing, China. Piscataway: IEEE, 2016. doi: 10.1109/icmmt.2016.7762422

14. Kai Chahg. Encyclopedia of RF and Microwave Engineering. NewJersey: Wiley, 2005. 5945 p.

15. Пат. РФ № 2269187. Щелевая антенна / А. Г. Коновалов, В. М. Нефедьев. Опубл. 27.01.2006.