НАПРАВЛЕННЫЕ И ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МИКРОПОЛОСКОВОЙ РЕКОНФИГУРИРУЕМОЙ АНТЕННЫ, ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ ПО ЧАСТОТЕ И ПОЛЯРИЗАЦИИ

  • А. А. Ваганова Южный федеральный университет
  • Н. Н. Кисель Южный федеральный университет
  • А. И. Панычев Южный федеральный университет
Ключевые слова: Микрополосковая антенна, реконфигурируемая антенна, поляризация, диаграмма направленности, коэффициент эллиптичности

Аннотация

Реконфигурируемой антенной называется антенна, параметры которой могут изме-
няться в соответствии с требованиями, предъявляемыми конкретной ситуацией. Изменяе-
мыми параметрами могут быть диапазон частот с наилучшим согласованием, диаграмма
направленности, поляризация, а также различные комбинации этих параметров. В данной
работе предложена конструкция реконфигурируемой микрополосковой антенны, перестраи-
ваемой по частоте и поляризации, и исследованы ее диаграмма направленности и поляриза-
ционнные свойства. Антенна имеет компактные размеры и может быть использована в бес-
проводных системах связи, работающих в диапазоне 2–7 ГГц. В конструкции антенны име-
ется 5 pin-диодов, в зависимости от состояния которых изменяется резонансная частота и
поляризация излучения антенны. Выполнено моделирование предлагаемой антенны в про-
грамме FEKO и получены ее основные параметры. Анализ результатов моделирования пока-
зал, что для нижней части исследуемого диапазона частот (2,05, 2,45 и 3,7 ГГц) поляризация
линейна. При работе в более высоком поддиапазоне (5,4, 5,6 и 5,75 ГГц) антенна имеет круговую
поляризацию, направление вращения которой изменяется в зависимости от состояния диодов.
Возможность переключения поляризации на ортогональную на одной и той же частоте позво-
ляет улучшить условия приема сигнала в условиях многолучевого распространения.

Литература

1. Haupt R. L., Lanagan M. Reconfigurable antennas, IEEE Antennas Propag. Mag., 2013, Vol. 55 (1),
pp. 49-61.
2. Hassan. M.M., Zahid Z., Khan A.A., Rashid I., Rauf A., Maqsood M. Two element MIMO antenna
with frequency reconfigurable characteristics utilizing RF MEMS for 5G applications, Journal of
Electromagnetic Waves and Applications, 2020, Vol. 34, Issue 9: Massive MIMO Toward 5G, pp.
1210-1224.
3. Purisima M.C.L., Salvador M., Agustin S.G.P., Cunanan M.T. Frequency and pattern reconfigurable
antennas for community cellular applications, 2016 IEEE Region 10 Conference (TENCON), 22-25
Nov. 2016, Singapore.
4. Constantine J., Tawk Y., Barbin S.E., et al. Reconfigurable antennas: design and applications, Proc.
IEEE, 2015, Vol. 103 (3), pp. 424-437.
5. Wright M.D., Baron W., Miller J., et al. MEMS reconfigurable broadband patch antenna for conformal
applications, IEEE Trans. Antennas Propag., 2018, Vol. 66 (6), pp. 2770-2778.
6. Han L., Wang C., Chen X., et al. Compact frequency–reconfigurable slot antenna for wireless applications,
IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., 2016, Vol. 15, pp. 1795-1798.
7. Rajagopalan H., Kovitz J. M., Rahmat–Samii Y. MEMS reconfigurable optimized E– shaped
patch antenna design for cognitive radio, IEEE Trans. Antennas Propag., 2014, Vol. 62 (3),
pp. 1056-1064.
8. Abdulraheem Y., Oguntala G. A., Abdullah A. S., et al. Design of frequency reconfigurable multiband
compact antenna using two pin diodes for WLAN/WiMAX applications, IET Microwaves, Antennas
Propag., 2017, Vol. 11 (8), pp. 1098-1105.
9. Pandit S., Mohan A., Ray P. Compact frequency–reconfigurable MIMO antenna for microwave
sensing applications in WLAN and WiMAX frequency bands, IEEE Sens Lett., 2018, No. 2 (2),
pp. 1-4. Doi: 10.1109/LSENS.2018.2822598.
10. Zhao X., Riaz S. A dual–band frequency reconfigurable MIMO patch–slot antenna based on reconfigurable
microstrip feedline, IEEE Access., 2018, Vol. 6, pp. 41450-41457.
11. Hussain R., Sharawi M.S., Shamim A. 4–element concentric pentagonal slot–line–based ultra–wide
tuning frequency reconfigurable MIMO antenna system, IEEE Trans. Antennas Propag., 2018,
Vol. 66 (8), pp. 4282-4287.
12. Hussain R, Khan M.U., Sharawi M.S. Design and analysis of a miniaturized meandered slot–line–
based quad–band frequency agile MIMO antenna, IEEE Trans. Antennas Propag., 2019, Vol. 68 (3),
pp. 2410-2415.
13. Hussain R., Sharawi M.S. A cognitive radio reconfigurable MIMO and sensing antenna system,
IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., 2014, Vol. 14, pp. 257-260.
14. Borhani M., Rezaei P., Valizade A. Design of a Reconfigurable Miniaturized Microstrip Antenna for
Switchable Multiband Systems, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2016, Vol. 15,
pp. 822-825.
15. Song T., Lee Y., Ga D., Choi J. A Polarization Reconfigurable Microstrip Patch Antenna using PIN
Diodes. Proceedings of APMC 2012, Kaohsiung, Taiwan, Dec. 4-7, 2012, pp. 616-618.
16. Lee M.J., Sung Y., Kim S.H., Kim Y.S. Polarization Reconfigurable Microstrip Patch Antenna with
Complementary Split Ring Resonator (CSRR), Proceedings of APMC 2012, Kaohsiung, Taiwan,
Dec. 4-7, 2012, pp. 619-621.
17. Lee S.W., Sung Y., Lee S.J., Yoon H.S. and Park H.J. A reconfigurable patch antenna with symmetrical
structure for polarization diversity,. 2015 9th European Conference on Antennas and Propagation
(EuCAP), 13-17 April 2015, Lisbon, Portugal.
18. Ji L.Y., Qin P.Y., Guo Y.J., Fu G., Mittra R. A Wideband Polarization Reconfigurable Antenna for
WLAN Applications, 2016 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP),
10-15 April 2016, Davos, Switzerland.
19. Pan P., Guan B. A Wideband Polarization Reconfigurable Antenna with Six Polarization States.
2018 12th International Symposium on Antennas, Propagation and EM Theory (ISAPE), 3-6 Dec.
2018, Hangzhou, China.
20. Roseli W.I., Moktar N.H., Ali M.T. Polarization Reconfigurable Microstrip Patch Antenna for Wireless
Communication Applications, 2018 International Symposium on Antennas and Propagation
(ISAP), Busan, Korea (South), 23-26 Oct. 2018.
21. Qi Ch., Cui Y., Li R. A Quad-Polarization Reconfigurable Omnidirectional Antenna, 2018 IEEE
International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science
Meeting, 8-13 July 2018, Boston, MA, USA.
22. McMichael I.T. A Mechanically Reconfigurable Patch Antenna With Polarization Diversity, IEEE
Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 17, issue 7, July 2018.
23. Eqbal Z., Varma R., Ghosh J. A Compact Polarization Reconfigurable Square Slot Antenna for
WiMAX, 2018 3rd International Conference on Microwave and Photonics (ICMAP 2018), 9-11
February, 2018.
24. Wong H., Lin W., Wang X., Lu M. LP and CP Polarization Reconfigurable Antennas for Modern
Wireless Applications, 2017 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP),
30 Oct.-2 Nov. 2017, Phuket, Thailand.
25. Begum H., Wang X., Lu M. A Polarization-Reconfigurable Microstrip Antenna Design Based on
Parasitic Pin Loading, 2017 IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS), 15-18 Jan. 2017, Phoenix,
AZ, USA.
26. Vaganova A.A., Kisel N.N., Panychev A I. Statistical Account of the Obstacle Position in a MIMO
System Channel Matrix Indoors, 2020 Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies
(MWENT), 11-13 March 2020, Moscow, Russia.
27. Panychev A.I., Vaganova A.A. Efficient three-dimensional ray tracing and electromagnetic field
intensity estimation algorithm for WLAN, 2017 IEEE East-West Design & Test Symposium
(EWDTS), 29 Sept.-2 Oct. 2017, Novi Sad.
28. Panychev A.I., Vaganova A.A. Approximate calculation of the diffraction coefficients in the analysis
of WLAN coverage area. 26-30 June 2017, Divnomorskoe, Russia.
Опубликован
2021-07-18
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ II. СВЯЗЬ, НАВИГАЦИЯ И НАВЕДЕНИЕ