Савочкін А. А., Щекатурін А. А., Михайлюк Ю. П. Севастопольський національний технічний університет, Севастополь 99045, Україна Тел.: (0692) 235108; e-mail: rt.sevgtu @ stel.sebastopol.ua

Анотація Розроблено дзеркальна антена для систем передачі цифрової інформації за допомогою радіомодемів в смузі частот 2,4 … 2,485 ГГц. Зроблено розрахунок КСВ, вхідного опору і характеристик випромінювання. Наведено результати експериментального дослідження антени.

I. Вступ

В даний час все більшого поширення набувають бездротові системи підключення до Internet діапазону 2,4 … 2,485 ГГц [1]. Організація таких систем передбачає використання антен трьох основних типів: Слабонаправленниє, секторних і спрямованих. Відомо, що спрямовані антени для радіомодемів повинні мати лінійну поляризацію і коефіцієнт посилення близько 20 дБ при рівні КСВ не більше 1,5 [2].

На кафедрі радіотехніки Севастопольського національного технічного університету розроблена дзеркальна антена для організації доступу до мережі Internet по радіоканалу за допомогою радіомодемів (наприклад, сімейства Symphony фірми Proxim або серій Lucent Orinoco).

II. Основна частина

Дзеркальна антена виконана за offset технології, складається з несиметричною вирізки з параболоїда обертання і опромінюючої системи спеціального типу. Зовнішній вигляд антени показаний на рис 1.

Рис. 1. Зовнішній вигляд антени

Fig. 1. Antenna

При побудові антени використано дзеркало з наступними параметрами: фокусна відстань

0, 39 м; розміри розкриву 0,60 х 0,67 м. Дзеркало антена виготовлено зі сталі з використанням антикорозійних покриттів.

У конструкції антени передбачена можливість зміни лінійної поляризації (горизонтальна або вертикальна). Антена розрахована на роботу з радиомодемами, що мають імпеданс 50 Ом. Гніздо антен типу N.

Опромінювач виконаний на базі діректорной рамкової антени з дисковим рефлектором [3]. Опромінювач герметично закритий діелектричним обтічником, не змінює його електродинамічних властивостей.

Був проведений розрахунок струмів вздовж провідників, вхідного опору і діаграм спрямованості опромінювача.

Для розрахунку використовувалася спеціалізована програма MMANA Ver. 1.77, основою обчислювального ядра якої є широко відома система MININEC. Загальновизнано, що MININEC є адекватним інженерним засобом розробки та аналізу дротових антен.

При роботі програма MMANA проводить розрахунок розподілу струмів вздовж провідників структури.

При розрахунках опромінювач був представлений у вигляді 74 сегментів, дисковий рефлектор моделювався дротяною сіткою.

Як приклад на рис.2 показано розподілу струмів на середній частоті робочого діапазону.

Рис. 2. Розподіл струмів вздовж провідників опромінювача

Fig. 2. Current distribution in feed conductors

Виміряна ширина діаграми спрямованості опромінювача у вертикальній площині на рівні половинної потужності становить 70 °, в горизонтальній площині 62 °, що відповідає розрахунковим значенням. Діаграма спрямованості має симетричну форму в основних площинах.

При цьому в конструкції облучателя не використовувалося согласующе-сімметрірующее пристрій.

Однак, узгодження антени в робочій смузі частот забезпечується, що підтверджується показаними на рис. 3 розрахункової та експериментальної частотними залежностями КСВ антени.

Рис. 3. Залежність КСВ від частоти (суцільна лінія розрахункова, пунктирна експериментальна)

Fig. 3. SWR vs frequency (continuous line estimated, dotted experimental)

Експериментальні дослідження показали, що ширина діаграми спрямованості антени в горизонтальній площині складає 12 градусів, у вертикальній 9 градусів; рівень першого бічного пелюстки -12 дБ; коефіцієнт підсилення не менш

19,5 дБ (див. рис.4). КСВ в середині діапазону 1,05 і не більше 1,5 на його краях.

Рис. 4. Експериментальна залежність коефіцієнта посилення антени

Fig. 4. Experimental dependence of antenna gain

В даний час розроблена дзеркальна антена використовується спільно з радіомодемом Lucent Orinoco PC Card для організації доступу до Internet лабораторії кафедри радіотехніки СевНТУ при видаленні базової станції близько 5 км.

III. Висновок

Таким чином, розроблена антена має необхідні характеристики і може бути використана для організації цифрової передачі даних в системах зв’язку з використанням радіомодемів.

IV. Список літератури

[1] Рубер П. Без проводів / / LAN / Журнал мережевих рішень.

– 1999.-№ 7.

[2]  http://info.radiolink.ru/ant_sp.shtml

[3] Савочкін А. А., Щекатурін А. А., Михайлюк Ю. П. Опромінювач дзеркальної антени для цифрових систем зв’язку. В кн.: 12-я Міжнародна Кримська конференція “НВЧ техніка і телекомунікаційні технології “. Матеріали конференції [Севастополь, 9-13 вересня 2002 р.]. Севастополь: Вебер, 2002, стор 323-324.

DIRECTIONAL ANTENNA FOR RADIOMODEMS

Savochkin A. A., Shchekaturin A. A., Mikhaylyuk Yu. P.

Sevastopol National Technical University Sevastopol, Ukraine, 99045 phone +380(692) 235108 e-mail: rt. sevgtu@stel. sebastopol. ua

Abstract A reflector antenna for digital data transmission systems using 2.4…2.485GHz radiomodems has been designed. The SWR, input impedance and directional characteristics have been calculated. Experimental studies of the antenna are described.

I.  Introduction

2.4..                  .2.485GHz wireless systems of Internet access have found widespread application recently [1]. Setting up such systems implies the use of three main types of antennas: nearomnidirectional, sector-shaped and directional. It has been known that directional antennas intended for radiomodems should offer linear polarization and gain of about 20dB with a SWR below 1.5 [2].

A reflector antenna for radio-link Internet access with the use of radiomodems (e.g. Symphony manufactured by Proxim or Lucent Orinoco series) has been designed at the Radio Engineering Department of the Sevastopol National Technical University.

II.  Main part

The reflector antenna is of an offset type and comprises an asymmetric segment of paraboloid of revolution and a special feed. The view of the antenna is shown in Fig. 1.

During the development of the antenna the reflector with the following parameters was used: focal distance of 0.39m; aperture of 0.60×0.67m. The reflector is made of steel with anticorrosive coatings.

The design provides for the switch of linear polarization (horizontal or vertical). The antenna is intended for use with 500 impedance radiomodems. The antenna connector is N-type.

The feed has been designed around a director-type loop antenna having a disk reflector [3]. The feed is hermetically sealed by a dielectric radio-transparent cover.

The calculation of conductor currents, input impedance and directional patterns of the feed was carried out.

For the calculations a special-purpose MMANA Ver. 1.77 program was used whose computing nucleus is built around an established MININEC system. MININEC has been universally recognized as an advanced engineering tool for the design and analysis of wire antennas.

The current distribution in the feed conductors is show in Fig. 2.

The measured width of the feed directional pattern was 70° in vertical plane and 62° in horizontal plane at half-power, which matches the calculated values. The directional pattern is symmetrical in principal planes.

The experimental research has shown the directional pattern width of 12° in horizontal plane, 9° in vertical plane; first sidelobe level of 12dB; gain above 19.5dB (see Fig. 4); midrange SWR of 1.05 and below 1.5 in extremes.

III.  Conclusion

The designed antenna offers the required performance and may find applications in communication systems using radiomodems for the purpose of data transmissions.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.