Проектирование и изготовление оптимизированной складной дипольной антенны в МГц

Одним из ключевых рабочих диапазонов для беспроводной связи является диапазон очень высоких частот (ОВЧ). Этот диапазон частот подходит для различных применений, таких как наземная мобильная связь, FM/телевещание, любительская радиосвязь и т. д. Следовательно, важно изучить конструкции антенн, которые подходят для этого диапазона. В данной работе основное внимание уделяется проектированию дипольной складной антенны на частоте 100 МГц. Были проведены моделирование, изготовление и тестирование. В статье представлена новая модель, а также реализация сложенной дипольной антенны, которая оптимизирована для применения в военной технике в диапазоне ОВЧ (30–300 МГц). В предложенной антенне измерены резонансная частота 98 МГц, коэффициент отражения –28 дБ и коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) 1,07, что полностью соответствует как результатам моделирования, так и теоретическим данным. Кроме того, предлагаемая антенна демонстрирует широкую рабочую полосу пропускания 12 МГц, сохраняя при этом компактность, что позволяет использовать ее в транспортных средствах (~2,9 м). Сочетания улучшенного согласования импеданса, стабильной полосы пропускания и возможности изготовления в полевых условиях являются характеристиками, которые отличают рассматриваемую антенну от традиционных конструкций сложенных диполей, используемых в диапазоне ОВЧ. Проведен сравнительный анализ графиков S11, на которых отображены результаты моделирования и изготовления. Характеристики сложенной дипольной антенны сопоставимы с характеристиками обычной дипольной антенны, и для ее проектирования и оценки можно использовать программное обеспечение HFSS. Проведенные исследования показывают, что результаты моделирования коэффициента отражения для сложенной дипольной антенны хорошо согласуются с полученными данными.

1. Hoeher P., Haas E. (1999) Aeronautical Channel Modeling at VHF-Band. Gateway to 21st Century Communications Village. VTC 1999-Fall. IEEE VTS 50th Vehicular Technology Conference (Cat. No 99CH36324). Vol. 4. Amsterdam, Netherlands, IEEE, 1961–1966. https://doi.org/10.1109/vetecf.1999.797280.

2. Takacs A., Fonseca N. J. G., Aubert H., Dollat X. (2009) Miniaturization of Quadrifilar Helix Antenna for VHF Band Applications. 2009 Loughborough Antennas & Propagation Conference. IEEE, 597–600. https://doi.org/10.1109/lapc.2009.5352384.

3. Ziolkowski R. W. (2008) An Efficient, Electrically Small Antenna Designed for VHF and UHF Applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 7, 217–220. https://doi.org/10.1109/lawp.2008.921635.

4. Poonkuzhali R., Alex Z. C., Balakrishnan T. N. (2016) Miniaturized Wearable Fractal Antenna for Military Applications at Vhf Band. Progress in Electromagnetics Research C, 62, 179–190. https://doi.org/10.2528/pierc15070105.

5. Chakravarty T., Roy S. M., Sanyal S. K., De A. (2005) A Novel Microstrip Patch Antenna With Large Impedance Bandwidth in VHF/UHF Rang. Progress In Electromagnetics Research, 54, 83–93. https://doi.org/10.2528/pier04102101.

6. Xianming Qing, Ning Yang (2004) A Folded Dipole Antenna for RFID. IEEE Antennas and Propagation Society Symposium. Vol. 1 Monterey, CA, USA, 97–100. https://doi.org/10.1109/aps.2004.1329562.

7. Hsiao F.-R., Wong K.-L. (2004) Omnidirectional Planar Folded Dipole Antenna. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 52 (7), 1898–1902. https://doi.org/10.1109/tap.2004.831337.

8. Katre J. S. (2024) Basic Electronics Engineering. 1st еd. TechKnowledge.

9. Vallecchi A., De Luis J. R., Capolino F., De Flaviis F. (2012) Low Profile Fully Planar Folded Dipole Antenna on a High Impedance Surface. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 60 (1), 51–62. https://doi.org/10.1109/tap.2011.2167912.

10. Morishita H., Yongho Kim, Koyanagi Y., Fujimoto K. (2001) A Folded Loop Antenna System for Handsets. IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 2001 Digest. Held in Conjunction with: USNC/URSI National Radio Science Meeting (Cat. No. 01CH37229). Vol. 3. Boston, MA, USA, 440–443. https://doi.org/10.1109/aps.2001.960129.

11. Prasad S., Das B. (1970) A Circular Loop Antenna with Travelling-Wave Current Distribution. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 18 (2), 278–280. https://doi.org/10.1109/tap.1970.1139673.

12. Raju G. S. N. (2006) Antenna and Wave Propagation. Pearson Publication.

13. Gautam A. K. (2010) Antenna and Wave Propagation. S. K. Kataria & Sons.

14. Submarine Force Future Communications Requirements Enclosure (1) to COMSUBLANT/COMSUBPAC Joint Letter 2000 Ser 00/08606 dated 04 Nov 93. Available at: https://man.fas.org/dod-101/navy/docs/scmp/part10.htm#:~:text=%5BNext%5D-,APPENDIX%20E%20SUBMARINE%20FORCE%20COMMUNICATIONS%20REQUIRЕMENTS,E%2D5.

15. Tonn D., Mileski P. M., Hodge C. L. (2002) On-Site Effiective Height Measurement of HF Antennas. Proc. of the Antenna Measurement Techniques Association (AMTA' 02), 421–425.

16. Hanwha Land Systems KAAV-II Preliminary Research. Available at: https://blog.naver.com/jhst3103/221245256537 (in Korean).

17. Nayak P. B., Verma S., Kumar P. (2013) Multiband Fractal antenna Design for Cognitive Radio Applications. 2013 International Conference on Signal Processing and Communication (ICSC). Noida, India, 115–120. https://doi.org/10.1109/icspcom.2013.6719767.

18. Nayak P. B., Verma S., Kumar P. (2014) A Novel Compact Tri-Band Antenna Design for WiMAX, WLAN and Bluetooth Applications. 2014 Twentieth National Conference on Communications (NCC). Kanpur, India, 1–6. https://doi.org/10.1109/ncc.2014.6811379.

19. Nayak P. B., Endluri R., Verma S., Kumar P. (2013). Compact Dual-Band Antenna for WLAN Applications. 2013 IEEE 24th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC). London, UK, 1381–1385. https://doi.org/10.1109/pimrc.2013.6666356.

20. Lee E. C., Soh P. J., Hashim N. B. M., Vandenbosch G. A. E., Volski V., Adam I., Mirza H., Aziz M. Z. A. A. (2011) Design and fabrication of a Flexible Minkowski Fractal Antenna for VHF Applications. Proceedings of the 5th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP). IEEE, 521–524.

21. Cho K., Hong S. (2011) Design of a VHF/UHF/L-Band Low-Power Active Antenna for Mobile Handsets. EEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 11, 45–48. https://doi.org/10.1109/lawp.2011.2181149.