НАДШИРОКОСМУГОВА ДИСКО-КОНУСНА АНТЕНА ДІАПАЗОНУ ЧАСТОТ 3-7 ГГЦ ДЛЯ ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ ІНТЕРНЕТУ РЕЧЕЙ (IoT)

Анотація

У статті представлено результати дослідження надширокосмугової диско-конусної антени, спроєктованої для роботи в діапазоні частот 3–7 ГГц, який охоплює ключові стандарти сучасних та перспективних бездротових систем зв’язку, орієнтованих на застосування в Інтернеті речей (IoT). Актуальність дослідження зумовлена зростанням кількості інформаційно-вимірювальних приладів IoT, що потребують універсальних антенних рішень з широкою смугою пропускання, стабільним узгодженням та можливістю підтримки декількох стандартів одночасно. У роботі проведено огляд сучасних підходів до проєктування широкосмугових антен, зокрема Vivaldi, логоперіодичних та рупорних конструкцій, і показано переваги диско-конусної антени у завданнях IoT: простота конструкції, механічна надійність, всенаправлена діаграма випромінювання та здатність охоплювати широкий спектр частот без складних узгоджувальних схем. Для досягнення поставленої мети було розроблено геометричну модель диско-конусної антени, виконано електродинамічне моделювання із застосуванням сучасного пакету програм (MMANA-GAL basic) та проведено аналіз основних характеристик: коефіцієнта стоячої хвилі по напрузі (VSWR), коефіцієнта підсилення та діаграми спрямованості. Результати показали, що розроблена антена забезпечує стабільну роботу в діапазоні 3–7 ГГц із рівнем VSWR ≤ 2, коефіцієнтом підсилення 0–2,5 дБі та практично рівномірною всенаправленою діаграмою випромінювання. Це підтверджує її придатність для використання у пристроях IoT, що функціонують у мережах 5G NR (n77, n78, n79), Wi-Fi 6E, C-V2X та промислових бездротових системах. Практичне значення дослідження полягає у створенні передумов для розробки універсальних інформаційно-вимірювальних приладів, здатних забезпечити сумісність із різними стандартами бездротового зв’язку. Отримані результати можуть бути використані при конструюванні IoT-сенсорів, промислових контролерів, транспортних систем зв’язку та медичних приладів. У перспективі передбачається дослідження можливостей мініатюризації антени, її інтеграції в багатоканальні системи (MIMO) та адаптації до майбутніх технологій шостого покоління (6G).