ШИРОКОСМУГОВА ПАРАБОЛІЧНА АНТЕНА ЗІ СПІРАЛЬНИМ ВИПРОМІНЮВАЧЕМ ДЛЯ СИСТЕМИ ЗВ'ЯЗКУ БПЛА

Анотація

Сучасний розвиток безпілотних літальних апаратів (БПЛА) вимагає стабільного каналу зв’язку на великих відстанях. Головною проблемою при керуванні БПЛА є необхідність підтримки високої пропускної здатності та стійкості до перешкод при маневруванні апарата. Використання параболічної антени в поєднанні зі спіральним опромінювачем є одним із найбільш ефективних рішень для наземних станцій керування, оскільки така конструкція поєднує високий коефіцієнт підсилення з перевагами кругової поляризації. Основою системи є параболічне дзеркало, яке виконує роль фокусуючого елементу. Вибір параболоїда зумовлений його здатністю формувати вузьку діаграму спрямованості, що критично важливо для збільшення радіусу дії. Однак ключовим елементом новизни в даній конфігурації є використання спіральної антени як опромінювача параболічного рефлектора. На відміну від лінійної поляризації, кругова поляризація дозволяє уникнути завмирання сигналу, коли БПЛА виконує маневри. Спіральна антена усуває потребу в точному узгодженні площин поляризації антени передавача та приймача. Також спіральні структури мають здатність працювати у широкому діапазоні частот без суттєвої зміни імпедансу. Антени з круговою поляризацією ефективно відсікають сигнали, що відбилися від землі або будівель, оскільки при відбитті напрямок обертання поляризації змінюється на протилежний, і вона не сприймається основною антеною. У роботі розраховано розміри параболічного дзеркала і спірального опромінювача для досягнення оптимального співвідношення «підсилення/рівень бічних пелюсток». Результати моделювання та дослідження експериментального зразка показали, що робочий діапазон частот розробленої антени сягає понад 1 ГГц з КСХН < 1,5 (робочий діапазон частот від 5,7 ГГц до 6,7 ГГц). Результати моделювання для параболічної антени зі спіральним опромінювачем продемонстрували ширину діаграми спрямованості за половинною потужністю випромінювання (HPBW) 12,3 градуси для нижньої частоти робочого діапазону та 9,6 градуси для верхньої частоти, що відповідає вимогам до наземного сегменту системи керування БПЛА. Рівні бічних пелюсток не перевищують -15 дБ у всьому робочому діапазоні частот. Коефіцієнт підсилення розробленої антени, отриманий в результаті моделювання, досягає в середньому 23,5 дБі в робочому діапазоні частот. Осьове співвідношення залишається стабільно нижче 2 дБ у всьому робочому діапазоні частот 5,7–6,7 ГГц. Така антенна система є ідеальною для тактичних комплексів, де надійність зв'язку є пріоритетом.