НАПРАВЛЕННАЯ АНТЕННА ДЛЯ РАДИОМОДЕМОВ

June 17, 2012 by admin Комментировать »

Савочкин А. А., Щекатурин А. А., Михайлюк Ю. П. Севастопольский национальный технический университет, Севастополь 99045, Украина Тел.: (0692) 235108; e-mail: rt.sevgtu@stel.sebastopol.ua

Аннотация Разработана зеркальная антенна для систем передачи цифровой информации с помощью радиомодемов в полосе частот 2,4…2,485 ГГц. Произведен расчет КСВ, входного сопротивления и характеристик излучения. Приведены результаты экспериментального исследования антенны.

I.  Введение

В настоящее время все большее распространение получают беспроводные системы подключения к Internet диапазона 2,4…2,485 ГГц [1]. Организация таких систем предполагает использование антенн трех основных типов: слабонаправленных, секторных и направленных. Известно, что направленные антенны для радиомодемов должны иметь линейную поляризацию и коэффициент усиления около 20 дБ при уровне КСВ не более 1,5 [2].

На кафедре радиотехники Севастопольского национального технического университета разработана зеркальная антенна для организации доступа к сети Internet по радиоканалу с помощью радиомодемов (например, семейства Symphony фирмы Proxim или серий Lucent Orinoco).

II.  Основная часть

Зеркальная антенна выполнена по offset технологии, состоит из несимметричной вырезки из параболоида вращения и облучающей системы специального типа. Внешний вид антенны показан на рис 1.

Рис. 1. Внешний вид антенны

Fig. 1. Antenna

При построении антенны использовано зеркало со следующими параметрами: фокусное расстояние

0,       39 м; размеры раскрыва 0,60 х 0,67 м. Зеркало антенна изготовлено из стали с использованием антикоррозийных покрытий.

В конструкции антенны предусмотрена возможность изменения линейной поляризации (горизонтальная или вертикальная). Антенна рассчитана на работу с радиомодемами, имеющими импеданс 50 Ом. Разъем для подключения антенн типа N.

Облучатель выполнен на базе директорной рамочной антенны с дисковым рефлектором [3]. Облучатель герметично закрыт диэлектрическим обтекателем, не изменяющим его электродинамических свойств.

Был проведен расчет токов вдоль проводников, входного сопротивления и диаграмм направленности облучателя.

Для расчета использовалась специализированная программа MMANA Ver. 1.77, основой вычислительного ядра которой является широко известная система MININEC. Общепризнанно, что MININEC является адекватным инженерным средством разработки и анализа проволочных антенн.

При работе программа MMANA производит расчет распределения токов вдоль проводников структуры.

При расчетах облучатель был представлен в виде 74 сегментов, дисковый рефлектор моделировался проволочной сеткой.

В качестве примера на рис.2 показано распределения токов на средней частоте рабочего диапазона.

Рис. 2. Распределение токов вдоль проводников облучателя

Fig. 2. Current distribution in feed conductors

Измеренная ширина диаграммы направленности облучателя в вертикальной плоскости на уровне половинной мощности составляет 70°, в горизонтальной плоскости 62°, что соответствует расчетным значениям. Диаграмма направленности имеет симметричную форму в основных плоскостях.

При этом в конструкции облучателя не использовалось согласующе-симметрирующее устройство.

Однако, согласование антенны в рабочей полосе частот обеспечивается, что подтверждается показанными на рис. 3 расчетной и экспериментальной частотными зависимостями КСВ антенны.

Рис. 3. Зависимость КСВ от частоты (сплошная линия расчетная, пунктирная экспериментальная)

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

Экспериментальные исследования показали, что ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости составляет 12 градусов, в вертикальной 9 градусов; уровень первого бокового лепестка -12 дБ; коэффициент усиления не менее

19,5   дБ (см. рис.4). КСВ в середине диапазона 1,05 и не более 1,5 на его краях.

Рис. 4. Экспериментальная зависимость коэффициента усиления антенны

Fig. 4. Experimental dependence of antenna gain

В настоящее время разработанная зеркальная антенна используется совместно с радиомодемом Lucent Orinoco PC Card для организации доступа к Internet лаборатории кафедры радиотехники СевНТУ при удалении базовой станции около 5 км.

III.  Заключение

Таким образом, разработанная антенна имеет требуемые характеристики и может быть использована для организации цифровой передачи данных в системах связи с использованием радиомодемов.

IV. Список литературы

[1 ] Рубер П. Без проводов // LAN/ Журнал сетевых решений.

– 1999.-№ 7.

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

[3]  Савочкин А. А., Щекатурин А. А., Михайлюк Ю. П. Облучатель зеркальной антенны для цифровых систем связи. В кн.: 12-я Международная Крымская конференция "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии". Материалы конференции [Севастополь, 9-13 сентября 2002 г.]. Севастополь: Вебер, 2002, стр. 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.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты