Antena de matriz de Butler y estructura de tierra plegada para una matriz de antena de haz conmutado compacta
Autores: Kim, Young-Jun; Kim, Ye-Bon; Dong, Hyun-Jun; Cho, Yong Soo; Lee, Han Lim
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Antena de matriz de Butler y estructura de tierra plegada para una matriz de antena de haz conmutado compacta
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Antena de matriz con haz conmutado compacta
Matriz Butler conmutada
Antenas plegadas en tierra
Aplicaciones de UAV
Operación aérea
Aislamiento alto
Antena de matriz en fase
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta una antena de matriz de haz conmutada compacta, basada en una matriz de Butler conmutada con cuatro antenas terrestres plegadas, para aplicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV). La estructura terrestre plegada, que incluye un radiador de parche ranurado rodeado por múltiples capas terrestres con espacio de aire, se adopta para maximizar la compacidad. Las capas terrestres adicionales proporcionan un acoplamiento capacitivo adicional alrededor de la antena de parche, lo que resulta en un desplazamiento hacia abajo de la frecuencia de resonancia y una reducción en el tamaño de la antena. Además, para optimizar la operación aérea con una cobertura de haz más amplia, la matriz de 1 x 4 se integra con una matriz de Butler conmutada controlada por una unidad de microcontrolador (MCU). La elección de la matriz de Butler reduce la complejidad de la circuitería de formación de haces y evita el uso de desfasadores de fase de alto costo que requieren señales de bits de control adicionales. Además, la antena de matriz se optimiza para un alto aislamiento entre los puertos de la antena y un efecto corporal mínimo del UAV. Luego, la estructura propuesta se verificó a 1,96 GHz solo con fines de prueba, y el tamaño de la matriz, excluyendo el estuche de la antena, fue de 2,16 x 0,54 x 0,07. El ancho de banda de impedancia medido de 10 dB para todos los elementos de la antena en la matriz siempre fue mejor que 3,4%, y el aislamiento entre los puertos de la antena también fue mejor que 19 dB. La ganancia máxima medida, excluyendo la pérdida del módulo de Butler conmutado, fue de aproximadamente 9,98 dBi, en promedio. Por último, los ángulos de exploración máximos medidos se observaron a -39 grados, -17 grados, 9 grados y 31 grados según los modos de conmutación.
Descripción
Se presenta una antena de matriz de haz conmutada compacta, basada en una matriz de Butler conmutada con cuatro antenas terrestres plegadas, para aplicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV). La estructura terrestre plegada, que incluye un radiador de parche ranurado rodeado por múltiples capas terrestres con espacio de aire, se adopta para maximizar la compacidad. Las capas terrestres adicionales proporcionan un acoplamiento capacitivo adicional alrededor de la antena de parche, lo que resulta en un desplazamiento hacia abajo de la frecuencia de resonancia y una reducción en el tamaño de la antena. Además, para optimizar la operación aérea con una cobertura de haz más amplia, la matriz de 1 x 4 se integra con una matriz de Butler conmutada controlada por una unidad de microcontrolador (MCU). La elección de la matriz de Butler reduce la complejidad de la circuitería de formación de haces y evita el uso de desfasadores de fase de alto costo que requieren señales de bits de control adicionales. Además, la antena de matriz se optimiza para un alto aislamiento entre los puertos de la antena y un efecto corporal mínimo del UAV. Luego, la estructura propuesta se verificó a 1,96 GHz solo con fines de prueba, y el tamaño de la matriz, excluyendo el estuche de la antena, fue de 2,16 x 0,54 x 0,07. El ancho de banda de impedancia medido de 10 dB para todos los elementos de la antena en la matriz siempre fue mejor que 3,4%, y el aislamiento entre los puertos de la antena también fue mejor que 19 dB. La ganancia máxima medida, excluyendo la pérdida del módulo de Butler conmutado, fue de aproximadamente 9,98 dBi, en promedio. Por último, los ángulos de exploración máximos medidos se observaron a -39 grados, -17 grados, 9 grados y 31 grados según los modos de conmutación.