НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: Vilenskiy_A.pdf (1954.32Кб)

УДК 621.369.67

Россия, НИИ РЭТ МГТУ им. Н.Э. Баумана

Работа посвящена исследованию пространственно-временных характеристик излучения (ПВХИ) сверхширокополосных (СШП) печатных щелевых антенн бегущей волны (ПЩАБВ). Благодаря достигаемым электрическим характеристикам, малым габаритам и возможности прямой интеграции излучателей на единой печатной плате с приёмо-передающем модулем радиосистемы ПЩАБВ получают всё большее распространение как направленные СШП излучатели связных, радиолокационных и измерительных систем. При исследовании антенн в режиме излучения/приёма СШП импульсных сигналов оказывается недостаточно оперировать одними лишь классическими частотными характеристиками направленности – требуется иметь возможность описания антенного устройства как линейного радиозвена со своей импульсной характеристикой/комплексным частотным коэффициентом передачи. В настоящий момент ограниченный круг работ освещает указанные выше аспекты функционирования ПЩАБВ. В связи с тем, что большинство подходов базируется на проведении численного полноволнового моделирования во временной области (FDTD, FIT), подобный анализ оказывается обычно крайне трудоёмким. Однако было показано, что возможно создание приближённой модели излучения ПЩАБВ на основе двухшагового метода анализа геометрии антенны. Подход базируется на двух основополагающих этапах:
– отыскание распределения электрического поля в щелевой линии (апертуре) ПЩАБВ;
– расчёт характеристик излучения с использованием модели элементарного магнитного вибратора на проводящей полуплоскости.
Первая часть метода сопряжена с полноволновым решением двумерной задачи на собственные волны щелевой линии передачи. При этом за счёт уменьшения размерности задачи в сравнении с полноволновым моделированием описанный подход позволяет в разы ускорить время анализа при сохранении высокой точности результатов. В работе представлена математическая модель, составляющая основу модифицированного двухшагового метода, особое внимание уделено аппроксимации амплитудно-фазового распределения поля апертуры. Верификация созданного расчётного алгоритма проведена на тестовых геометриях, полученные ПВХИ сопоставлены с результатами полноволнового моделирования. Во всех случаях отмечена высокая идентичность результатов.

Список литературы

1. Zucker F.J. Surface- and leaky-wave antennas // In: Antenna Engineering Handbook / Jasik H., ed. New York: McGraw-Hill, 1961. P. 14-16.
2. Xiao X., Ziguo Su, Wei Hong, Cui Tie Jun. An Ultra Wideband Tapered Slot Antenna // 2005 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, 3-8 July 2005. Vol. 2A. IEEE, 2005. P. 516–519. DOI: 10.1109/APS.2005.1551859
3. Barari M., Tavakoli A., Moini R. Analysis of Vivaldi Antenna over a Finite Ground using a FDTD Method // EMC '03. 2003 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Istanbul, Turkey. Vol. 2. IEEE, 2003. P. 904-907. DOI: 10.1109/ICSMC2.2003.1429055
4. Jin J.M., Riley D.J. Finite Element Analysis of Antennas and Arrays. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2008. P. 254-255.
5. Janaswamy R. An Accurate Moment Method Model for the Tapered Slot Antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1989. Vol. 37, no. 12.  P. 1523-1528. DOI: 10.1109/8.45093
6. Janaswamy R., Schaubert D. H. Analysis of the tapered slot antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1987. Vol. 35, no. 9. P. 1058-1065. DOI: 10.1109/TAP.1987.1144218 
7. Вандакуров Ю. В. Дифракция электромагнитных волн, испускаемых произвольно ориентированным электрическим или магнитным диполем, на идеально проводящей полуплоскости // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1954. Т. 26. С. 3-18.
8. Janaswamy R., Schaubert D.H. Dispersion Characteristics for Wide Slotlines on Low-Permittivity Substrates (Short Paper) // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1985. Vol. 33, no. 8. P. 723-726. DOI: 10.1109/TMTT.1985.1133064
9. Виленский А.Р. Чернышев С.Л. Численный метод анализа нерегулярных недиссипативных линий с Т-волнами в частотной области // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2009. № 2. Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/114540.html (дата обращения 21.04.2014).
10. Weisbeck W., Adamiuk G., Sturm C. Basic properties and design principles of UWB antennas // Proceedings of the IEEE. 2009. Vol. 97, no. 2. P. 372-385. DOI: 10.1109/JPROC.2008.2008838