Широкосмугова прямокутна рупорна антена з діелектричною лінзою для бездротового зв’язку «точка-точка»

Abstract

Сучасні інформаційні технології стрімко розвиваються. Застосування Інтернету речей та сенсорних мереж потребує освоєння нових діапазонів частот. При цьому спостерігається тенденція стрімкого переходу від дециметрового діапазону до сантиметрового діапазону довжин хвиль. На сьогоднішній день виникла актуальна науково-практична задача створення нових антенних пристроїв для застосування в бездоротових інфокомунікаційних і сенсорних мережах, що мають бездротовий зв’язок типу «точка-точка». Антени є надзвичайно важливим компонентом пристроїв бездротових інфокомунікаційних і сенсорних мереж. Для забезпечення якісного бездротового зв’язку важливу роль відіграє форма амплітудної діаграми спрямованості, що визначає спрямовані властивості антени. Від якості узгодження параметрів антени в робочому діапазоні частот залежить рівень інформаційних сигналів і можливість здійснення просторового розділення каналів. Також від величини спрямованих властивостей антени суттєво залежить енергоефективність інфокомунікаційних пристроїв. Об’єктом дослідження у роботі є процес випромінювання електромагнітних хвиль і спрямовані властивості прямокутної рупорної антени з діелектричною лінзою в одномодовому режимі роботи. Запропонована в роботі широкосмугова прямокутна рупорна антена з діелектричною лінзою має класичну геометричну конфігурацію та працює у смузі частот 4285,7 МГц – 8571,4 МГц. Її габаритні розміри – ширина 318 мм, висота 240 мм, довжина 320 мм. Збудження антени здійснено зондовим збуджевачем у вигляді несиметричного штиря. Живлення антени здійснено коаксіальним кабелем з хвильовим опором 75 Ом. Поблизу штиря крім хвилі основного типу Н10 збуджується багато вищих типів електромагнітних хвиль. Усі збуджені вищі типи хвиль перебувають у закритичному режимі роботи прямокутного хвилеводу і по мірі поширення до рупора затухають по експоненціальному закону. Їх амплітуда зменшується понад ніж у 100 разів. А тому вищі типи хвиль не проходять в горловину рупора та не надходять до розкриву рупора, в якому розташована діелектрична лінза. В результаті досліджень встановлено, що у робочому діапазоні частот 6,5 ГГц … 7,6 ГГц ширина діаграми спрямованості антени змінюється в таких межах 2θE 0,5 = 8,14º…9,75º; 2θH 0,5 = 6,2º...7,2º. Коефіцієнт спрямованої дії антени у робочому діапазоні частот знаходиться в межах 490-370 разів, а її коефіцієнт підсилення по потужності змінюється у межах 26,55-26,0 дБ.