Использование выступающих элементов для уменьшения взаимной связи вибраторных излучателей антенной решетки


https://doi.org/10.36027/rdeng.0621.0000200

Полный текст:




Аннотация

Проведено исследование возможностей снижения взаимной связи между вибраторными излучателями периодической антенной решетки за счет введения в раскрыв антенны дополнительных выступающих элементов. Рассмотрены три вибраторных излучателя: с прямыми плечами, с ломаными плечами и с наклонными плечами. Каждый излучатель исследован в составе фрагмента антенной решетки из одиннадцати элементов, расположенных с шагом d = 0,54λ, где λ – длина волны в свободном пространстве для средней частоты рабочего диапазона f0. Между излучателями размещаются выступающие элементы в виде металлических цилиндров и соосных с ними диэлектрических втулок. Внутренний диаметр диэлектрической втулки равен диаметру металлического цилиндра. В качестве материала втулок применен фторопласт. Все излучатели нагружены на питающие линии с волновым сопротивлением 50 Ом, при этом запитывается только центральный излучатель. В процессе исследования вычисляются значения коэффициентов взаимной связи центрального излучателя и ближайших к нему излучателей. Кроме того, проводится расчет коэффициента отражения на входе центрального излучателя. Для каждого из трех типов излучателя рассмотрены три варианта дополнительных выступающих элементов: диэлектрическая втулка, металлический цилиндр и комбинация металлического цилиндра с диэлектрической втулкой. В процессе оптимизации излучателей изменялись геометрические размеры вибраторов и дополнительных выступающих элементов. Важным критерием было получение возможно большего ослабления взаимной связи излучателей в рабочей полосе частот шириной 6,5% при коэффициенте отражения не выше -15 дБ.

Использование в антенной решетке только диэлектрических втулок практически не изменяет взаимную связь при всех типах излучателей. Введение металлических цилиндров и комбинированных элементов приводит к значительно большему ослаблению взаимной связи. При этом в антенной решетке вибраторов с прямыми плечами использование этих двух типов выступающих элементов одинаково эффективно. В антенной решетке излучателей с ломаными и наклонными плечами максимальный эффект дают комбинированные выступающие элементы.

Исследования показали, что установка металлических цилиндров в антенную решетку вибраторных излучателей с прямыми плечами позволяет снизить коэффициенты взаимной связи не менее чем на 1,4 дБ на средней частоте рабочего диапазона и 0,8 дБ в полосе частот шириной 6,5%. Применение комбинированных выступающих элементов в антенной решетке вибраторных излучателей с ломаными плечами снижает коэффициенты взаимной связи на 2,9 дБ на средней частоте и 1,8 дБ в полосе частот шириной 6,5%, а в антенной решетке вибраторных излучателей с наклонными плечами – на 3,9 дБ и 2,8 дБ соответственно.


Об авторах

Ю. С. Русов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Русов Юрий Сергеевич

Кафедра Радиоэлектронные системы и устройства (РЛ1), доцент,

SPIN-код: 6868-8236



А. С. Курбатский
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва; АО ЦКБА, Тула
Россия

Курбатский Алексей Сергеевич

МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра Радиоэлектронные системы и устройства (РЛ1), аспирант;
АО ЦКБА, Тула, инженер 2й категории,

SPIN-код: 8667-2280

 

 



Список литературы

1. Батаев В.Я., Демшевский В.В., Цитович А.А., Левашов М.С., Гринев А.Ю., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин Е.В. Разработка излучающего полотна АФАР X-диапазона на основе печатного вибраторного излучателя // Электронная техника, cер. 1, СВЧ-техника. 2019. Вып. 3 (542). С. 76 – 87.

2. Floc’h J.-M., Denoual J.-M., Renaudin P. Design of Printed Dipole Array with Reflector // 4th European Conference on Antennas and Propagation 2010 (Barcelona, Spain, April 12 – 16, 2010): Proc.: IEEE, 2010. Pp. 138 – 141.

3. Lerideau G., Floc’h J.-M., El Sayed Ahmad A.K., Tarot A.-C., Loison R., Thizon S., Pied S. High Gain Printed Dipole Array with Reflectors and Directors // 2011 11th Mediterranean Microwave Symposium: MMS (Yasmine Hammamet, Tunisia, September 8 – 10, 2011): Proc.: IEEE, 2011. Pp. 61 – 63. DOI: 10.1109/MMS.2011.6068529

4. Valavan S.E., Tran D., Yarovoy A.G. Novel Dual-Band Phased Array Antenna with Low Mutual Coupling Characteristics // The 8th European Conference on Antennas and Propaga-tion: EuCAP 2014 (The Hague, Netherlands, April 6 – 11, 2014): Proc.: IEEE, 2014. Pp. 1997 – 2000. DOI: 10.1109/EuCAP.2014.6902197

5. Tarasenko N.V. Printed Dipole Antenna with Stepped-Width Dipoles // 2020 1st Interna-tional Conference Problems of Informatics, Electronics, and Radio Engineering: PIERE (Novosibirsk, Russia, December 10 – 11, 2020). Proc.: IEEE, 2020. Pp. 76 – 79. DOI: 10.1109/PIERE51041.2020.9314679

6. Алексейцев С.А., Горбачев А.П., Тарасенко Н.В. Модифицированные печатные двух-диапазонные дипольные излучатели // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2017. № 3. С. 46 – 50.

7. Разумихин А.С., Девятков Г.Н., Лайко К.А., Филимонова Ю.О. Широкополосный из-лучатель фазированной антенной решетки в печатном исполнении // Вопросы радио-электроники. 2020. № 10. С. 38 – 45. DOI: 10.21778/2218-5453-2020-10-38-45

8. Колмыкова А.С., Белоусов О.А., Колмыков Р.Ю., Дякин А.И. Построение сверхширо-кополосных излучателей с применением интегрированных печатных волноводов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2017. № 4 (66). С. 214 – 220. DOI: 10.17277/voprosy.2017.04.pp.214-220

9. Вендик О.Г., Парнес М.Д. Антенны с электрическим сканированием. Введение в тео-рию. Science Press, 2001. 252 с.

10. Mutual Coupling Between Antennas. Edited by Trevor S. Bird. John Wiley & Sons, Ltd., 2021. 455 p. DOI: 10.1002/9781119565048

11. Khashimov A.B. Estimation of Mutual Coupling in Finite Array of Dipoles // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Компьютерные техноло-гии, управление, радиоэлектроника». 2015. Т. 15. № 3. С. 153 – 156. DOI: 10.14529/ctcr150319

12. Knott P. Design of a Printed Dipole Antenna Array for a Passive Radar System // Interna-tional Journal of Antennas and Propagation. 2013. Vol. 2013. Article ID 179296. 6 p. DOI: 10.1155/2013/179296

13. Vilenskiy A.R., Litun V.I., Lyulyukin K.V. Wideband Beam Steering Antenna Array of Printed Cavity-Backed Elements with Integrated EBG Structure // IEEE Antennas and Wire-less Propagation Letters. 2019. Vol. 18. No. 2. Pp. 245 – 249. DOI: 10.1109/LAWP.2018.2888487

14. Сучков А.В., Климов К.Н. Линейная антенная решетка с расширенным рабочим сек-тором в угломестной плоскости // Антенны. 2013. № 8 (195). С. 18 – 29.

15. Курбатский А.С., Русов Ю.С. Снижение взаимной связи между печатными излучате-лями антенной решетки // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2020. № 1-2. С. 163 – 164.

16. Кузнецов И.А., Грибанов А.Н., Курушин А.А., Мосейчук Г.Ф., Синани А.И. Электродинамические расчеты в ANSYS Electronics Desktop под управлением программы, разработанной в MATLAB // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2019. № 3. С. 13 – 18. DOI: 10.38013/2542-0542-2019-3-13-18


Дополнительные файлы

Для цитирования: Русов Ю.С., Курбатский А.С. Использование выступающих элементов для уменьшения взаимной связи вибраторных излучателей антенной решетки. Радиостроение. 2021;(6):1-16. https://doi.org/10.36027/rdeng.0621.0000200

For citation: Rusov Y.S., Kurbatskii A.S. The Use of Protruding Elements to Reduce the Antenna Array Dipole Radiators Mutual Coupling. Radio Engineering. 2021;(6):1-16. (In Russ.) https://doi.org/10.36027/rdeng.0621.0000200

Просмотров: 17

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)