Abstract — Photonically driven antenna units suited for use in radio communication systems with fiber-optic backbones are presented. The paper offers a new omnidirectional antenna design.

1. Введение

Системы радиосвязи постоянно перемещаются в более высокие частоты. Современные системы связи, использующие стандарты IEEE 802.11 и HiperLAN, работают в гигагерцовом диапазоне. В данном диапазоне передача СВЧ сигнала между центральной и базовыми станциями, зачастую, осуществляется по волоконно-оптическим линиям, так как практически это более выгодно нежели распространение сигнала по коаксиальным кабелям. Построение базовых станций с большим радиусом действия, ввиду сильного затухания СВЧ сигналов в пространстве, требует значительных ресурсов. Поэтому существует потребность в простых, недорогих и компактных базовых станциях. Одним из возможных способов упрощения базовых станций является использование фотонных антенн [1]. Преимущество фотонных антенн в том, что сигнал к ним подается с помощью оптического волокна, а сигнал с фотодиода напрямую возбуждает антенну.

В докладе предлагается новая конструкция фотонной антенны, отличающаяся всенаправленностью, в то время как аналоги, обладают выраженными направленными свойствами.

2. Основная часть

При проектировании антенны следует учитывать ряд факторов. Задача упрощается, если четко определить вид требуемой диаграммы направленности (ДН), диапазон рабочих частот и условия в которых будет эксплуатироваться антенна.

В докладе приведено решение задачи проектирования всенаправленной фотонной антенны. В качестве прототипа всенаправленной фотонной антенны была выбрана ленточная микрополосковая антенна (МПА). В основу конструкции антенны положена известная концепция фотонных антенн, изложенная в литературе [1, 2].

Как отмечается в литературе [3], для эффективной работы ленточная МПА должна возбуждаться синфазно сразу в нескольких точках. В данной работе излучающий элемент антенны возбуждается от делителя мощности, который в свою очередь, делит сигнал с фотодиода.

Расположение ленточной МПА на поверхности усеченного кругового конуса, как показано на рис.1, позволяет получить круговую ДН, в плоскости нормальной к оси симметрии конуса, и с максимумом направленным нормально к поверхности конуса.

Всенаправленная активная фотонная антенна содержит ленточную МПА 2, расположенную на поверхности кругового конуса 1, микрополосковый делитель мощности 3 и высокоскоростной p-i-n фотодиод 4.

В качестве источника управляющих сигналов 5 используется источник с необходимыми спектральными свойствами – например, специально подобранный мощный светодиодный источник. Управляющий сигнал от источника к фотодиоду распространяется через оптоволокно 6.

Рис. 1 — Всенаправленная активная фотонная антенна

3. Заключение

Модель конформной PhAIA-антенна представлена на рисунке 1. Излучатель состоит из широкого прямоугольного ленточного проводника (ленточная МПА) 1, расположенного на тонком гибком диэлектрическом слое 2 с проводящей подложкой 3. Излучатель возбуждается от фотодиода 4 через согласующую цепь 5. Расположение конформной PhAIA-антенны на цилиндрической поверхности как показано на рисунке 1,б позволяет получить круговую диаграмму направленности (ДН), т.е. позволяет получить всенаправленную PhAIA-антенну.

Таким образом, благодаря наличию круговой ДН, данной активной фотонной антенне присущи следующие преимущества:

1. угол облучения пространства достигает 360°;

2. возможность применения антенной системы без необходимости ориентировки на антенну приемной станции;

3. возможность использования предложенной антенны для построения сотовых систем радиосвязи, в т.ч. для локальных вычислительных сетей.

Список использованной литературы

1. Чиж, А.Л. Интегрированная фотонная антенна на основе высокоскоростного фотодиода для систем радиосвязи с оптическими магистралями [Текст] / А.Л. Чиж, С.А. Малышев, Е.М. Ящишин // 7-й Белорусско-Российский семинар «Полупроводниковые лазеры и системы на их основе»: сб. науч. тр. – Минск: Институт физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси, 2009. – С. 251 – 254.

2. VanBlaricum, M.L. Photonic Antenna Reconfiguration: A Status Survey [Текст] / Michael L. VanBlaricum // Proceedings of the SPIE, Photonics and Radio Frequency II. – San Diego: SA, 1998. – P. 180 – 189.

3. Wong, K.-L. Compact and Broadband Microstrip Anten-nas [Текст] / Kin-Lu Wong. – New York: John Wiley & Sons, 2002. – 344 p. – ISBN 0-471-41717-3.