Розробка мікрохвильової резонансної хвилеводно-щілинної антени з синфазним збудженням щілин
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.274990Ключові слова:
резонансна антена, хвилеводно-щілинна антена, діапазон частот, коефіцієнт стоячої хвилі по напрузі, діаграма спрямованостіАнотація
Об’єктом дослідження у роботі є процес випромінювання електромагнітних хвиль резонансної хвилеводно-щілинної антени з синфазним збудженням щілин. Предметом досліджень є хвильові параметри та спрямовані властивості резонансної хвилеводно-щілинної антени з синфазним збудженням щілин. Існуюча проблема полягає в тому, що необхідно забезпечити гостроспрямовані властивості антени з електричним керуванням її хвильових параметрів за умови великої потужності передавача. Ця проблема зумовлена тим, що вирішення задачі розроблення обладнання для радіо-керування та радіолокації літальних об’єктів потрібні гостроспрямовані антени малих розмірів. Для вирішення цієї проблеми у роботі запропонована конструкція простого і дешевого варіанту мікрохвильової резонансної хвилеводно-щілинної антени з синфазним збудженням щілин.
За основу розроблення резонансної хвилеводно-щілинної антени автори обрали стандартний прямокутний хвилевід R48, який є класичним в теорії спрямованих систем мікрохвильового діапазону. Це зумовлено тим, що для розрахунку та дослідження мікрохвильової резонансної хвилеводно-щілинної антени з синфазним збудженням щілин автори використали загальновідомі елементи теорії апертурних антен. Конструкція резонансної хвилеводно-щілинної антени складається з прямокутного хвилеводу, збуджувального пристрою та фідера. Поверхнею випромінювання антени є широка стінка стандартного прямокутного хвилеводу R48, вздовж центральної вісі якої симетрично прорізані щілини в шаховому порядку. Збуджувальний пристрій виконаний у вигляді металевого штиря всередині прямокутного хвилеводу поблизу короткозамкнутої стінки. Цей штир виконує роль несиметричного вертикального вібратора, який збуджує електромагнітні хвилі в прямокутному хвилеводі. Налаштування антени на максимум потужності випромінювання здійснюється механічно шляхом переміщення короткозамкнутої стінки прямокутного хвилеводу. Штир живить фідер на основі коаксіального кабелю з хвильовим опором 75 Ом.
Розроблена резонансна з синфазним збудженням щілин працює в діапазоні частот 4,0–6,0 ГГц. В діапазоні частот 4,0–5,45 ГГц значення коефіцієнта стоячої хвилі по напрузі (VSWR) змінюється в межах від 1,08 до 2,1. В діапазоні частот 5,45–6,0 ГГц значення коефіцієнта стоячої хвилі по напрузі (VSWR) змінюється в межах від 2,1 до 6,55. Коефіцієнт спрямованої дії антени в робочому діапазоні частот не менше 90. Ширина головної пелюстки діаграми спрямованості антени в горизонтальній площині не більше 3,1°. Коефіцієнт підсилення антени у смузі робочих частот не менше 100. Коефіцієнт корисної дії не менше 90 % при максимальній потужності сигналу генератора 10 кВт.
Спонсор дослідження
- Presentation of research in the form of publication through financial support in the form of a grant from SUES (Support to Ukrainian Editorial Staff).
Посилання
- Liao, S., Chen, Y., Wei, J., Xu, J. (2010). Unequally Spaced Resonant Slotted-Waveguide Antenna Array Based on the Infinite Wavelength Propagation Property of Composite Right/Left-Handed Waveguide. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 9, 451–454. doi: https://doi.org/10.1109/lawp.2010.2050132
- Taheri, M., Majedi, M. S. (2017). Resonant slotted-waveguide antenna array using open-ended SIW resonator. 2017 Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE). doi: https://doi.org/10.1109/iraniancee.2017.7985396
- Coetzee, J. C., Kulkarni, A., Albannay, M. M. (2014). Compensation for higher order mode coupling between inclined coupling slots and radiating slots in planar slotted waveguide arrays. 2014 USNC-URSI Radio Science Meeting (Joint with AP-S Symposium). doi: https://doi.org/10.1109/usnc-ursi.2014.6955442
- Dunn, D. S., Augustin, E. P., Chin Chang. (1994). Design of an eight element edge slot waveguide array antenna. Conference Record Southcon. doi: https://doi.org/10.1109/southc.1994.498115
- Cao, J., Wang, H., Mou, S., Soothar, P., Zhou, J. (2019). An Air Cavity-Fed Circularly Polarized Magneto-Electric Dipole Antenna Array With Gap Waveguide Technology for mm-Wave Applications. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 67 (9), 6211–6216. doi: https://doi.org/10.1109/tap.2019.2925186
- Maxum, B. (1960). Resonant slots with independent control of amplitude and phase. IRE Transactions on Antennas and Propagation, 8 (4), 384–389. doi: https://doi.org/10.1109/tap.1960.1144869
- He, W.-H., Liu, S.-B., Li, W., Hu, Z.-Y., Zhang, X.-W., Zhou, Z.-Y. (2021). Wideband Excitations of Higher-order Mode SIW Slot Array Antenna for X-band Applications. 2021 Photonics & Electromagnetics Research Symposium (PIERS). doi: https://doi.org/10.1109/piers53385.2021.9694951
- Rao, Y., Zhang, H., Sun, G. (2020). Shared Aperture Dual-band Waveguide Slot antenna. 2020 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and North American Radio Science Meeting. doi: https://doi.org/10.1109/ieeeconf35879.2020.9330047
- Lubis, Moh. A. K. S., Yusuf, D. P., Apriono, C., Rahardjo, E. T. (2017). The effect of flange connectors on the radiation performance of narrow wall slotted waveguide antenna at X-band frequency. 2017 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP). doi: https://doi.org/10.1109/isanp.2017.8228980
- Zhang, J.-P., Li, B., Zhou, Z.-P. (2018). A substrate integrated waveguide slot antenna for 79-GHz applications. 2018 International Workshop on Antenna Technology (IWAT). doi: https://doi.org/10.1109/iwat.2018.8379184
- Balanis, C. A. (2016). Antenna Theory. Analysis and Design. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 1072.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Andriy Semenov, Olena Semenova, Natalia Kryvinska, Andrii Krystoforov, Pavlo Kurovskyi, Oleh Kaplychnyi
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.
