СИНТЕЗ КОНСТРУКЦИИ ШИРОКОПОЛОСНОГО СОГЛАСОВАНИЯ ДИПОЛЬНОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ
Аннотация
Классический полуволновый диполь имеет достаточно малую рабочую полосу частот. В ра- боте представлен комплексный способ расширения полосы частот дипольного излучателя. Эф- фект широкополосного согласования обеспечивается на основе принципа частной компенсации комплексной нагрузки. В качестве основы согласующего устройства используется способ согласо- вания с помощью реактивного шлейфа, обладающего хорошим качеством согласования с ком- плексной нагрузкой при минимальных геометрических размерах. Особенностью способа является рассмотрение вопроса согласования единой конструкции "согласующие устройство – излучатель – рефлектор". Для этого необходим учет влияния как конструктивных элементов согласования линии передачи, так и взаимной реакции рефлектора и симметричного диполя. Целью работы является синтез конструкции симметричного дипольного излучателя с согласующим реактивным шлейфом. В работе представлена конструкция содержащая диполь, возбуждаемый от двухпро- водной линии (одновременно являющейся его стойками), закороченной на конце. Данная двухпро- водная линия, подключена в средней части к питающей коаксиальной линии. Рефлектор имеет сложную форму с целью обеспечения необходимого расстояния от диполя до рефлектора. Для этого форматизированна конструкция дипольного излучателя, определено количество, номенкла- тура и диапазон варьируемых параметров, сформулирована и верифицирована математическая модель. На основе данной модели проведены численные исследования уровня согласования конст- рукции в диапазоне варьируемых параметров. С использованием математической модели проде- монстрирована возможность широкополосного согласования, найдены параметры первичной мо- дели для электродинамического моделирования. На основе сформированной первичной модели про- веден вычислительный эксперимент с помощью программного обеспечения для 3D электромаг- нитного симулирования (HFSS) с целью определения оптимальной геометрии и размеров конст- рукции излучателя. В качестве критерия оптимальности в одном случае выбрана максимальная величина полосы рабочих частот, в другом - максимальный коэффициент направленного действия. Эти случаи отражают практические задачи использования излучателей данного типа. Проде- монстрирована возможность согласования в полосе частот не менее 80%. Приводятся результа- ты верификации математической модели, математического и электродинамического моделиро- вания, а также макетирования излучателя.
Список литературы
1. Milligan T.A. Modern Antenna Design: Second Edition // Modern Antenna Design. – Second ed.
– 2005. – P. 1-614. – DOI: 10.1002/0471720615. – EDN SSWHRH.
2. Balanis C.A. Antenna Theory: Analysis and Design. – 4th ed. – John Wiley & Sons, 2016.
3. Qin P.-Y., Weily A.R., Guo Y.J., Bird T.S. and Liang C.-H. Frequency Reconfigurable Quasi-Yagi
Folded Dipole Antenna // in IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – Aug. 2010. –Vol. 58,
No. 8. – P. 2742-2747. – DOI: 10.1109/TAP.2010.2050455.
4. Обуховец В.А. Реконфигурируемые микрополосковые антенные системы // СВЧ-техника и те-
лекоммуникационные технологии. – 2020. – № 1-2. – С. 159-160. – EDN XVHHJG.
5. Chen H.-D. Broadband CPW-fed square slot antennas with a widened tuning stub // IEEE Trans. Antennas
Propag. – Aug. 2003. – Vol. 51. – P. 1982-1986.
6. Chen H.-D. and Chen H.-T. A CPW-fed dual-frequency monopole antenna // IEEE Trans. Antennas
Propag. – Apr. 2004. – Vol. 52. – P. 978-982.
7. Kuo F.-Y., Chou H.-T., Hsu H.-T., Chou H.-H. and Nepa P. A Novel Dipole Antenna Design With an
Over 100% Operational Bandwidth // in IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – Aug.
2010. – Vol. 58, No. 8. – P. 2737-2741. – DOI: 10.1109/TAP.2010.2050434.
8. Kim J.I., Kim J.M., Yoon Y.J., and Pyo C.S. Wideband printed fat dipole fed by tapered microstrip
balun // in Proc. IEEE Antennas and Propagation Society Int. Symp. – Jun. 2003. – Vol. 3. – P. 32-35.
9. Guo Y.X., Zhang Z.Y., Ong L.C., and Chia M.Y.W. A new balanced UWB planar antenna // in Proc.
Eur. Conf. on Wireless Technology. – Oct. 2005. – P. 515-517.
10. He Q.-Q., Wang B.-Z., and He J. Wideband and dual-band design of a printed dipole antenna // IEEE
Antennas Wireless Propag. Lett. – 2008. – Vol. 7. – P. 1-4.
11. Обуховец В.А. Планарные микрополосковые излучатели с расширенным диапазоном частот //
СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. – 2023. – № 5. – С. 59-60.
12. Горемыкин Е.В., Петров Б.М., Костромитин Г.И. Логопериодические антенны с укороченными
вибраторами // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. – 2001. – № 1.
– С. 24-30.
13. Пеньковская Т.К., Геворкян А.В., Юханов Ю.В. Варианты реализации диаграммообразующей
схемы фазированной антенной подрешетки на основе низкопрофильных печатных дипольных
антенн // Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении
(КомТех-2022): Матер. Всероссийской научно-технической конференции с международным
участием. В двух томах, Таганрог, 08–10 июня 2022 года. – Таганрог: ЮФУ, 2022. – С. 264-271.
14. Semenikhin A.I., Semenikhina D.V., Yukhanov Y.V. A Low Profile Dual-Polarized Tightly Coupled
Dipole Array of C-X-Band // Proceedings - 2020 7th All-Russian Microwave Conference, RMC 2020:
7, Moscow, 25–27 ноября 2020 года. – Moscow, 2020. – P. 140-142.
15. Gevorkyan A.V., Yukhanov Y.V. 5.11:1 Bandwidth Dual Polarized Dipole Antenna // 2018 IEEE Radio
and Antenna Days of the Indian Ocean, RADIO 2018, Wolmar, 15–18 октября 2018 года. – Wolmar,
2018. – P. 8572299.
16. Семенихин А.И., Семенихина Д.В., Юханов Ю.В. Низкопрофильная двухполяризационная ан-
тенная решетка сильно связанных диполей С-Х-диапазонов // Журнал радиоэлектроники.
– 2020. – № 12. – С. 14.
17. Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Максимов В.М., Пономарев Л.И. Устройства СВЧ и антен-
ны: учебник для вузов / ред. Воскресенский Д.И. – 3-е изд. – М.: Радиотехника, 2008. – 384 с.
18. Драбкин А.Л., Зузенко В.Л. Антенно-фидерные устройства. – М.: Сов. радио, 1961.
19. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства: учеб. пособие для вузов связи. – М.: Связь, 1977.
20. Айзенберг Г.З. Антенны ультракоротких волн. – М.: Связьиздат, 1957.
21. Алексеев Ю.И., Белецкий А.А., Бровченко С.П. [и др.]. Радиоэлектронные системы локации и
связи: Коллективная монография / под ред. В.А. Обуховца. – М.: Радиотехника, 2008. – 208 с.
