Дослідження діаграми спрямованості прямокутної рупорної антени в режимі багатомодового поширення електромагнітних хвиль
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.256560Ключові слова:
рупорна антена, прямокутний рупор, діапазон частот, електромагнітна хвиля, багатомодовий режим, одномодовий режимАнотація
Об’єктом дослідження у роботі є процес випромінювання електромагнітних хвиль і спрямовані властивості прямокутної рупорної антени в багатомодовому режимі роботи. Існуюча проблема полягає в тому, що на практиці при розробці та досліджені рупорних антен враховують лише ондномодовий режим їх роботи. За базову моду випромінюваної електромагнітної хвилі обирають основну моду прямокутного хвилеводу, який живить цю рупорну антену. Випромінювання вищих типів електромагнітних хвиль не враховують.
Для врахування впливу вищих типів електромагнітних хвиль на спрямовані властивості прямокутної рупорної антени пропонується дослідити багатомодовий режим, що складається з трьох типів магнітних хвиль H10, H20 і H30. Рупорні антени володіють якісними широкодіапазонними властивостями та дозволяють отримати максимальний коефіцієнт перекриття по частоті 1,5–1,8. В роботі спрямовані властивості прямокутної рупорної антени визначено на прикладі розрахунку та моделювання нормованих діаграм спрямованості стандартного типу рупора для широкого діапазону частот із середньою частотою 12 ГГц і коефіцієнтом перекриття по частоті 1,67.
Встановлено, що при випромінюванні трьох вищих типів хвиль одночасно покращити характеристики та спрямовані властивості рупорної антени можна за допомогою зміни амплітуди кожної компоненти складових хвиль електромагнітного випромінювання. Робота була направлена на дослідження нормованих діаграм спрямованості прямокутної рупорної антени для покращання її спрямованих властивостей. Встановлено, що при збільшенні частоти, починаючи від середньої частоти робочого діапазону частот, діаграма спрямованості прямокутної рупорної антени розширювалась. Тобто збільшувався кут розкриву в напрямку основного випромінювання, при зменшенні амплітуди випромінювання зростав рівень бокових та задніх пелюсток, що призводить до погіршення характеристик рупорної антени. Для обраних геометричних розмірів рупорної антени в діапазоні частот 12–12,5 ГГц у багатомодовому режимі вдалося забезпечити практично однакову ширину діаграми спрямованості в горизонтальній та вертикальній площинах на рівні 13,2–13,6°.
Посилання
- Lee, J. N., Cho, Y. K., Jung, J. H., Hyun, S. B. (2020). High‐gain sub‐terahertz lens horn antenna with a metal guide. Electronics Letters, 56 (14), 689–691. doi: http://doi.org/10.1049/el.2020.0860
- Wang, J., Lin, H., Yang, F., Xu, G., Ge, J. (2022). Design of 94GHz Dual-Polarization Antenna Fed by Diagonal Horn for Cloud Radars. IEEE Access, 10, 22480–22486. doi: http://doi.org/10.1109/access.2022.3154483
- He, Y., Zhao, X., Zhao, L., Fan, Z., Wang, J.-K., Zhang, L. et. al. (2021). Design of Broadband Double-Ridge Horn Antenna for Millimeter-Wave Applications. IEEE Access, 9, 118919–118926. doi: http://doi.org/10.1109/access.2021.3107914
- Huang, S., Chan, K. Y., Wang, Y., Ramer, R. (2021). High Gain SIW H-Plane Horn Antenna with 3D Printed Parasitic E-Plane Horn. Electronics, 10 (19), 2391. doi: http://doi.org/10.3390/electronics10192391
- Wang, P., Wu, Q., He, R.-B., Luo, W. (2019). Gain and Radiation Pattern Enhancement of the H-Plane Horn Antenna Using a Tapered Dielectric Lens. IEEE Access, 7, 69101–69107. doi: http://doi.org/10.1109/access.2019.2915934
- Chang, C., Zhu, X., Liu, G., Fang, J., Xiao, R., Chen, C. et. al. (2010). Design and experiments of the gw high-power microwave feed horn. Progress In Electromagnetics Research, 101, 157–171. doi: http://doi.org/10.2528/pier10010202
- Jacobs, B., Odendaal, J. W., Joubert, J. (2012). An Improved Design for a 1–18 GHz Double-Ridged Guide Horn Antenna. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 60 (9), 4110–4118. doi: http://doi.org/10.1109/tap.2012.2207043
- Wang, J., Yao, Y., Yu, J., Chen, X. (2019). Broadband compact smooth horn with flat‐top radiation pattern. Electronics Letters, 55 (3), 119–120. doi: http://doi.org/10.1049/el.2018.7541
- Teber, A. (2020). Beamforming Radiation Properties of Absorbing/Transparent Zones-Added Horn Antenna. Gazi University Journal of Science, 33 (2), 355–363. doi: http://doi.org/10.35378/gujs.602204
- Tomaz, A., Barroso, J. J., Hasar, U. C. (2015). Side Lobe Reduction in an X-Band Horn Antenna Loaded by a Wire Medium. Journal of Aerospace Technology and Management, 7 (3), 307–313. doi: http://doi.org/10.5028/jatm.v7i3.468
- Kasahara, Y., Kasaba, Y., Kojima, H., Yagitani, S., Ishisaka, K., Kumamoto, A. et. al. (2018). The Plasma Wave Experiment (PWE) on board the Arase (ERG) satellite. Earth, Planets and Space, 70 (1). doi: http://doi.org/10.1186/s40623-018-0842-4
- Soltane, A., Andrieu, G., Perrin, E., Decroze, C., Reineix, A. (2020). Antenna Radiation Pattern Measurement in a Reverberating Enclosure Using the Time-Gating Technique. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 19 (1), 183–187. doi: http://doi.org/10.1109/lawp.2019.2957428
- Delgado, H. J., Thursby, M. H. (1999). Implementation of the pyramidal-horn antenna radiation-pattern equations using Mathcad(R). IEEE Antennas and Propagation Magazine, 41 (5), 96–99. doi: http://doi.org/10.1109/74.801520
- Semenov, A., Havrilov, D., Volovyk, A., Stalchenko, O., Kulias, R., Ilchuk, D. (2021). Single-Mode and Multimode Operation of the Rectangular Waveguide with a Spherical Ferrite Probe. 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). doi: http://doi.org/10.1109/ukrcon53503.2021.9575750
- Piltyay, S., Bulashenko, A., Herhil, Y., Bulashenko, O. (2020). FDTD and FEM Simulation of Microwave Waveguide Polarizers. 2020 IEEE 2nd International Conference on Advanced Trends in Information Theory (ATIT). doi: http://doi.org/10.1109/atit50783.2020.9349339
- Piltyay, S. I., Bulashenko, А. V., Bykovskyi, O. V., Bulashenko, O. V. (2022). Estimation of fem and fdtd methods for simulation of electromagnetic characteristics of polarization transforming devices with diaphragms. Radio Electronics, Computer Science, Control, 4, 34–48. doi: http://doi.org/10.15588/1607-3274-2021-4-4
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Andriy Semenov, Olena Semenova, Bogdan Pinaiev, Dmytro Kozin, Oleksandr Shpylovyi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
