By this author

Synthesis and analysis of ultra-wideband reflectarrays

Issue number 2 from 17.02.2025

Рассмотрены вопросы анализа и синтеза двухполяризационных сверхширокополосных отражательных антенных решеток сверхширокополосных элементов протяженной длины типа антенн Вивальди и ТЕМ-рупоров. Синтез и анализ выполнены в приближении локально периодической решетки, в рамках которого каждому ее элементу можно поставить в соответствие ячейку Флоке. Представлена процедура приближенного синтеза двухполяризационной сверхширокополосной отражательной антенной решетки учитывающая зависимость фазы коэффициента передачи ячейки Флоке от угла падения и поляризации возбуждающей волны. Предложен подход к анализу сверхширокополосной отражательной решетки, основанный на численном расчете матрицы рассеяния ячейки Флоке в комбинации с методом последовательных приближений. Проведено сравнение решений на первой и второй итерациях, обсуждается целесообразность дальнейшей коррекции решения путем увеличения порядка приближения.

104 0

Investigation of Characteristics of Electromagnetic Bandgap (EBG) Waveguide in Electromagnetic Crystal with Capacitive Cylinders

Issue number 1 from 01.01.2023

Рассмотрены EBG-волноводы, образованные в двумерно-периодической решетке емкостных металлических цилиндров, расположенных между двумя металлическими экранами. Цилиндры имеют зазор между одним из торцов и экраном. Показано, что нижние критические частоты таких волноводов смещаются вверх в сравнении с соответствующим волноводом в решетке сплошных цилиндров, что обусловлено возможностью распространения в решетке замедленных волн в первой зоне ее прозрачности. Критические частоты волн во второй зоне прозрачности емкостной решетки лежат ниже, чем в решетке сплошных цилиндров. Исследованы зависимости дисперсионных диаграмм и величины затухания основной волны от величины зазора. Показано, что в большей части рабочего диапазона дисперсионные кривые и характеристики затухания практически такие же, как у волновода без зазоров в стенках. Решена задача возбуждения EBG-волновода в емкостной решетке стандартным металлическим волноводом и рассчитан уровень их согласования в полосе частот в зависимости от величины зазора. Определена рабочая полоса EBG-волновода для разных периодов решетки с учетом требуемого уровня согласования и ограничения сверху высшим типом волны металлического волновода. Показано, что ее максимальное значение достигается при определенном периоде в зависимости от величины зазора.

47 0

Simulation and Experimental Study of a Linear Bifocal Antenna Array

Issue number 1 from 01.01.2023

Рассмотрена сфокусированная в зоне Френеля бифокальная линейная решетка вытекающей волны. Параметры структуры обеспечивают идеальную фокусировку поля в двух точках, соответствующих двум разным частотам. В рамках приближенной теории антенных решеток проведен анализ бифокальной решетки, исследованы форма дуги частотного сканирования и распределение поля в фокальном пятне. Для полосковой решетки с щелевыми излучателями выполнено электродинамическое моделирование. Представлены параметры рассеяния решетки и ее характеристики излучения. Обсуждаются особенности конструкции полосковой антенны, обеспечивающие уменьшение влияния эффекта нормали. Приведены результаты экспериментального исследования полосковой бифокальной решетки. Показана возможность реализации симметричной дуги сканирования и достижения низкого уровня оптических аберраций.

43 0

Electrodynamic Modeling of a Morgan Double-Layer Lens

Issue number 2 from 01.02.2023

Исследована многолучевая антенна на основе двухслойной линзы Моргана в виде связанных через частопериодическую решетку плоских волноводов. Рассмотрены вопросы синтеза линзы. Построена аналитическая модель связанных плоских волноводов, использующая эквивалентные граничные условия, которая верифицирована путем электродинамического моделирования в системе HFSS. Предложена приближенная электродинамическая модель антенны, основанная на представлении электромагнитного поля в структуре в виде радиальных волн связанных плоских волноводов основного типа. Показано, что в двухслойной линзе существенно ослаблен эффект ее затенения облучателями, что позволяет сформировать систему лучей с веерными диаграммами направленности, обеспечивающую обзор пространства в секторе азимутальных углов 360°. Продемонстрирована возможность формирования узких лучей с низким уровнем бокового и заднего излучения.

45 0

Microstrip diagram generating circuit for sector formation linear array element radiation patterns

Issue number 9 from 01.09.2023

Рассмотрена микрополосковая диаграммообразующая схема, предназначенная для формирования секторной диаграммы направленности линейной антенной решетки. Предложен приближенный метод синтеза устройства, включающий анализ бесконечной периодической системы связанных микрополосковых линий. По найденным обобщенным параметрам структуры выбраны конструктивные параметры схемы. Проведен в системе HFSS ее электродинамический анализ, рассчитано в полосе частот формируемое в выходных каналах амплитудно-фазовое распределение. Разработан, изготовлен и экспериментально исследован образец устройства, обеспечивающий в полосе частот до 80% формирование требуемого амплитудно-фазового распределения. На основе полученных экспериментальных данных в системе HFSS проведено моделирование диаграммообразующей схемы с линейной решеткой рупоров и показано, что элементы такой решетки имеют диаграммы направленности близкие к прямоугольным.

49 0

Electrodynamic modeling of slot gratings by the generalized scattering matrix method – spherical wave decomposition

Issue number 1 from 17.01.2024

Представлен алгоритм для электродинамического анализа двумерной волноводной щелевой решетки конечных размеров. Для решения граничной задачи используется метод обобщенной матрицы рассеяния. Сложная задача для структуры с большими электрическими размерами делится на две подзадачи: рассеяние волн на одном элементе решетки и взаимодействие волн внутри решетки. В соответствии с указанным методом электромагнитное поле уединенного элемента решетки представляется в виде разложения по падающим и рассеянным сферическим волнам. Решение первой подзадачи дает оператор рассеяния, который связывает амплитуды падающих и рассеянных волн. Решение второй подзадачи дает матрицу взаимодействия, которая связывает амплитуды волн, падающих на m-й элемент решетки, с амплитудами волн, рассеянными n-м элементом. Применение оператора рассеяния и матрицы взаимодействия к анализируемой решетке приводит к системе линейных алгебраических уравнений относительно амплитуд рассеянных волн. Анализируется непериодическая сфокусированная в зоне Френеля щелевая решетка, содержащая до тысячи элементов. Полученные численные результаты хорошо согласуются с известным поведением сфокусированных решеток вытекающей волны. Обсуждаются возможные области применения метода.

47 0

Numerical study of dispersion characteristics of cylindrical spiral lines and periodic gratings based on them

Issue number 2 from 15.02.2024

Проведены численные исследования дисперсионных характеристик цилиндрических спиральных линий. Рассмотрены также одномерные и двумерные периодические решетки, образованные такими линиями. Использован метод собственных значений в сочетании с периодическими граничными условиями. Рассчитаны дисперсионные характеристики в области параметров, для которых условия применимости известных приближенных численно-аналитических методов анализа спиральных линий не выполняются. Получены дисперсионные характеристики первых двух собственных волн в одномерной и двумерной периодических решетках спиралей для разных величин фазовых сдвигов между периодами решетки. Показано, что основной тип волны в них является замедленной относительно осей линий волной с направлением вращения вектора поля, определяемым направлением намотки спирали.

57 0

Mathematical model of a signal of radar on the base of antenna array with two-dimensional frequency scanning

Issue number 5 from 15.05.2024

Рассмотрена антенная решетка с последовательным возбуждением и ее применение в составе радиолокатора с линейной частотной модуляцией. Представлен анализ решетки, состоящей из N_a параллельных одномерных подрешеток с последовательным возбуждением, образующих двумерную излучающую решетку и волноводов связи, соединяющих через волноводные повороты на 180° выход n-й подрешетки со входом n+1 подрешетки. Предложена приближенная модель антенны, позволяющая определить ее основные технические характеристики. С помощью разработанной модели исследованы временные характеристики сигнала на выходе сверхвысокочастотного блока гомодинного радиолокатора с линейной частотной модуляцией. Проанализированы зависимости показателей качества решетки от параметров рассеяния элементарных излучателей и волноводных поворотов на 180°, сформулированы предъявляемые к ним технические требования. Показано, что рассматриваемый радиолокатор обеспечивает сканирование в секторе азимутальных углов ±40° и ±10° по углу места при девиации частоты в полосе 2 ГГц.

48 0

Interlayer junction for EBG waveguide integrated with a power divider into two channels

Issue number 5 from 15.05.2024

Исследован межслойный переход для трехрядных EBG-волноводов, интегрированный с двухканальным делителем мощности. Показано, что без дополнительного согласования такие переходы являются сравнительно узкополосными по коэффициенту отражения в полосе частот 8…12 ГГц. Для расширения полосы согласования предложен модифицированный переход с дополнительными согласующими стержнями в обоих волноводных каналах на слое делителя мощности. С помощью численного анализа установлено, что за счет этого в исследуемой полосе частот удается получить симметричную кривую согласования с двумя достаточно разнесенными по частоте минимумами и с уровнем согласования не хуже –20 дБ в центральной части диапазона. Показано, что в структуре с согласующими стержнями рабочая полоса частот перехода по коэффициенту отражения значительно расширяется в сравнении с исходной структурой.

52 0

Bi-periodic linear antenna array

Issue number 7 from 15.07.2024

Рассмотрена антенна с последовательным питанием, которая содержит две совмещенные линейные решетки (линейки) элементарных резонансных излучателей, расположенные в общей апертуре. Показано, что такая антенна может работать как в двухдиапазонном режиме, так и в режиме с одним расширенным диапазоном частот. Установлено, что в двухдиапазонном режиме антенна имеет максимальное усиление в заданном направлении в двух отдельных полосах частот, при сближении которых образуется один общий расширенный частотный диапазон. В рамках приближенной модели предложена процедура синтеза антенны. С помощью системы HFSS исследуются несколько вариантов волноводно-щелевой решетки, содержащей две линейки продольных щелей. Численное моделирование подтверждает результаты приближенной теории. Показано, что предлагаемая решетка может работать в обоих указанных режимах, что значительно расширяет функциональные возможности антенн данного типа.

53 0

Dual mode dual layer planar mirror

Issue number 9 from 15.09.2024

Рассмотрены планарные двухслойные двухмодовые зеркала, обеспечивающие одновременно отражение и переход с одного слоя на другой двух ортогональных волн. Зеркала исследованы путем численного электродинамического моделирования в системе HFSS. Показано, что исследованные варианты зеркал обеспечивают согласование по двум волнам на уровне –(20…34) дБ в диапазоне частот близком к 2.5:1, а также в диапазоне углов падения ±60°. Обсуждается возможность применения двухмодовых зеркал для построения двухполяризационных остронаправленных антенн.

58 0