CC BY
74
РАЗРАБОТКА АНТЕННЫ ДЛЯ МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Виталий Сергеевич Кулик
ОАО «НИИ Электронных Приборов», 630005, Россия, г. Новосибирск, ул. Писарева, 53, инженер, тел. (383) 224-24-79
Валерий Борисович Ромодин
ОАО «НИИ Электронных Приборов», 630005, Россия, г. Новосибирск, ул. Писарева, 53, начальник лаборатории, тел. (383) 224-24-79
Разработан компактный излучатель с широкой диаграммой направленности в обеих плоскостях, предназначенный для использования в мобильных устройствах. Излучатель представляет собой щель в центре верхней плоскости круглого диэлектрического резонатора. Возбуждение резонатора осуществляется снизу через коаксиальную линию, внедрённую в излучатель в плоскости симметрии со сдвигом от центра резонатора.
Ключевые слова: круглый диэлектрический резонатор, щелевая антенна,
оптимизация.
MOBILE DEVICE ANTENNA DESIGN Vitaly S. Kulik
OJSC «Scientific Research Institute of Electronic Devices», 63GGG5, Russia, Novosibirsk,
53 Pisareva, engineer, tel. (383)224-24-79
Valery B. Romodin
OJSC «Scientific Research Institute of Electronic Devices», 63GGG5, Russia, Novosibirsk,
53 Pisareva, laboratory chief, tel. (383)224-24-79
The compact antenna with a broad far-field pattern in both planes are designed for use in mobile devices.The emitter is a slot in the center of the top plane of the circular dielectric resonator. Excitation is carried out from the bottom plane of the resonator via the coaxial feed line, embedded in the plane of symmetry offset from the center up to top plane of the antenna.
Key words: circular dielectric resonator, slot antenna, optimization.
Для использования в мобильных устройствах требуется создать антенну с линейной поляризацией и широкой диаграммой направленности. Из простейших антенн нужными характеристиками обладает щелевой
излучатель. Для упрощения изготовления и уменьшения габаритных характеристик щель размещается на круглом диэлектрическом резонаторе, изготовленном по технологии SIW (substrateintegratedwaveguide).
Зависимость радиуса резонатора от частоты основного резонанса имеет следующий вид [ 1 ].
r(f)= с'2’4°% W
2 • 71 • I vs
где f - рабочая частота,
є - диэлектрическая проницаемость материала заполнения резонатора, c - скорость света.
Через найденный радиус и диаметр с шагом металлизированных отверстий находим радиус расположения отверстий [2].
= г +
а
2
(2)
(3)
0,95 • б
где d - диаметр металлизированных отверстий, s - шаг между отверстиями.
Длина резонансной щели с учётом укорочения на диэлектрике (3):
1 =_______2_____
{■■ДТ-тг.
По приведённым выше формулам рассчитаны предварительные параметры излучателя для работы в S диапазоне и создана его модель (рис. 1). Оптимизацией положения точки подключения коаксиального кабеля, диаметра резонатора и длины щели излучатель настроен на требуемую частоту.
Рис. 1. Внешний вид резонатора с щелью
Полученная конструкция подвергнута оптимизации для точной настройки на резонансную частоту.
Для проверки результатов теоретических расчётов изготовлены пять экземпляров образцов излучателей.Диаграммы направленности антенн измерены в безэховой камере.
На рис. 2, 3 представлены результаты измерений диаграмм
направленности антенн в сравнении с теоретическими расчётами.
Рис. 2. Сечение ДН в E-плоскости
Рис. 3. Сечение ДН в ^плоскости
Коэффициент усиления антенны на центральной частоте составил 3,5 дБ. Полоса рабочих частот по уровню КСВН < 2 составила 320 МГ ц.
Результаты измерений хорошо согласуются с вычислениями. Расхождение диаграмм в E-плоскости объясняется наличием возможныхотклонений диэлектрических параметров резонатора от расчётных.
Разработанная антенна представляет собой завершённую конструкцию и может быть использована в мобильных устройствах различного назначения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Основы электродинамики: учебное пособие для вузов / Н.Н. Фёдоров - М.: Высшая школа, 1980. - 399с., ил.
2. Analytical equivalence between substrate-integratedwaveguide and rectangular waveguide / W. Che, K. Deng, D. Wang and Y.L. Chow // IET Microwaves, Antennas & Propagation. - 2008. - Вып. 2 (1). - С. 35-41.
© В. С. Кулик, В. Б. Ромодин, 2014
