• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

ШИРОКОСМУГОВІ АНТЕНИ І АНТЕННІ РЕШІТКИ З РЕАКТИВНИМИ НАВАНТАЖЕННЯМИ

Овсяніков, ВВ, Безносова, ОР
Organization: 

Дніпропетровський національний університет імені О. Гончара
72, пр. Гагарина, Дніпро (Дніпропетровськ), 49010, Україна

E-mail: ovsyan37@i.ua, thalia@i.ua

https://doi.org/10.15407/rej2018.02.009
Мова: російська
Анотація: 

Предмет і мета роботи.  Представлені результати досліджень актуальних методів розширення частотного діапазону вібраторних вигнутих штирьових, петльових антен і антенних решіток на їх основі. Розглянуто оптимальні конструкції широкосмугових антен з включеними в плечі зосередженими реактивними навантаженнями.

Методи і методологія роботи. Розрахунки електричних параметрів антен виконувалися методом інтегрального рівняння, що дозволило глибше дослідити нові варіанти широкосмугових штирьових і петльових антен і антенних решіток. Досліджено два різновиди антен, які є перспективними для застосування в мікросмужковому виконанні у вигляді одиночних антен і в складі антенних решіток. Перший різновид – Z-подібна антена ортогональної лінійної поляризації, доповнена зосередженими ємнісними навантаженнями, друга – петльова у вигляді рамки, також з ємнісними навантаженнями. Для наближення до реальних умов застосування параметри антен визначалися при їх розміщенні на невеликій висоті над провідним екраном (площиною).

Результати роботи. У результаті розрахунків електричних параметрів Z-подібних антен з ємнісними навантаженнями і антенних решіток на їх основі в широкому частотному діапазоні 0,9...1,2...2,7 ГГц отримано значне поліпшення (зниження) коефіцієнта стоячої хвилі за напругою до значень не більше 5 порівняно з подібними антенами без навантажень, для яких значення цього параметра досягають 30 і більше. У порівнянні зі звичайними прямолінійними антенами такої самої довжини і товщини стрижня коефіцієнт посилення антени з навантаженнями виріс з 7,8 до 9,8 дБ при зниженні коефіцієнта стоячої хвилі за напругою з 3,5 до 3,1 на середній частоті досліджуваного діапазону. Для петльових антен з ємнісними навантаженнями в цьому ж діапазоні отримані значення коефіцієнта стоячої хвилі за напругою не більше 5, а на середній частоті діапазону ці значення не перевищували 1,9, тоді як в антенах без навантажень цей параметр значно вище (до 30) і на середній частоті діапазону має відносно високе значення – до 15. Досліджено компланарні лінійні синфазні антенні решітки з трьох Z-подібних і трьох петльових антен з ємнісними навантаженнями. Показано, що у зв'язку з відмінністю умов взаємного розташування антен в решітках коефіцієнт стоячої хвилі за напругою крайніх антен решітки відрізняється від цього параметра середньої антени.

Висновок. Для отримання в Z-подібних і петльових антенах і антенних решітках на їх основі режиму роботи, близького до режиму біжучої хвилі струму, і, як наслідок, зниження частотної залежності вхідних параметрів і діаграм направленості цих антен досить включати в плече симетричної антени не більше чо-тирьох ємнісних навантажень. Це дозволяє спрощувати широкосмугові антени й економити витрати коштів та часу для їх розробки і виготовлення – в порівнянні з відомими роботами, де пропонувалося включати в плече антени кілька десятків ємнісних навантажень.

Ключові слова: широкосмугова антена, широко-смугова антенна решітка, зосереджене ємнісне навантаження, розподіл амплітуди комплексного струму на антені, коефіцієнт стоячої хвилі за напругою, діаграма направленості антени, коефіцієнт посилення антени, коефіцієнт корисної дії антени

Ключові слова: діаграма направленості антени, зосереджене ємнісне навантаження, коефіцієнт корисної дії антени, коефіцієнт посилення антени, коефіцієнт стоячої хвилі за напругою, розподіл амплітуди комплексного струму на антені, широко-смугова антенна решітка, широкосмугова антена

Стаття надійшла до редакції 19.12.2017
PACS 84.40. Ba
УДК 621.396.67
Radiofiz. elektron. 2018, 23(2): 9-21
Повний текст (PDF)
 

References: 
  1. Пистолькорс А. А. Антенны. Москва: Связьиздат, 1947. 480 с.
  2. Айзенберг Г. З. Антенны для магистральных коротковолновых радиосвязей. Москва: Связьиздат, 1948. 464 с.
  3. Кочержевский Г. Н. Антенно-фидерные устройства. Москва: Связь, 1968. 481 с.
  4. Immoreev I. J. Ultra-Wideband Systems. Features and Ways of Development. The Second Int. Ultra-Wideband and Ultra-Short Impulse Signals Workshop (UWBUSIS’04). (19–22 Sept., 2004). Sevastopol. Ukraine, pp. 37–41.
  5. Altshuler E. E. The Travelling–Wave Linear Antenna. IEEE Trans. Antennas Propag. 1961. Vol. 9, N 3. P. 324–329. DOI: 10.1109/TAP.1961.1145026
  6. Nyquist D. P., Chen K. M. Traveling Wave Linear Antenna with Nondissipative Loading. IEEE Trans. Antennas Propag. 1968. Vol. 16, N 1. P. 21–31. DOI: 10.1109/TAP.1968.1139113
  7. Wu T. T., King R. W. P. The cylindrical antenna with nonreflecting resistive loading. IEEE Trans. Antennas Propag. 1965. Vol. 13, N 3. P. 369–373. DOI: 10.1109/TAP.1965.1138429
  8. Maclean T. S. M. Impedance Properties of Capacitively Loaded Dipoles. Proc. IEE. 1968. Vol. 115, Iss. 10. P. 1411–1416. DOI: 10.1049/piee.1968.0251
  9. Wide-Band Dipole Antenna With Capacivite Reactance Added to Arms: пат. 3,747,112 США: МКИ Н01Q9/00 / Kazutaka Hidaka, Yamato-shi. № 146,412; заявл. 24.05.71; опубл. 17.07.73.
  10. Rao B. L. J., Ferris J. E., Zimmerman W. E. Broadband Characteristics of Cylindrical Antennas with Exponentially Tapered Capacitive Loading. IEEE Trans. Antennas Propag. 1969. Vol. 17, N 2. P. 145–151. DOI: 10.1109/TAP.1969.1139408
  11. Serpentine Antenna Mounted on a Rotatable Capacitive Coupler: пат. 3,716,861 США: МКИ H01Q 9/16 / J. J. Root. № 126,448; заявл. 22.03.71; опубл. 13.02.73.
  12. Dubost G. A Tuneable Thick Folded – dipole Operating in two Octaves. IEEE AP-S Int. Symp.: Proc. Urbana–Champaign, IL, 2–4 June 1975. P. 248–251.
  13. Tunable Omnidirectional Antenna: пат. 3,680,127 США: МКИ H01Q 9/00 / David J. Richard. № 132,016; заявл. 07.04.71; опубл. 25.07.72.
  14. А. с. 1014429 СССР, МКИ HOIQ 21/24. Антенная решетка круговой поляризации / В. В. Овсяников, Е. Д. Романенко (СССР). №3336504/18-09; заявл. 12.09.81; зарегистр. в Госреестре изобретений СССР 21.12.82. 4 с.
  15. Овсяников В. В. Исследование широкополосной вибраторной антенной решетки круговой поляризации. Радиофизика и радиоастрономия. 1999. Т. 4, № 4. С. 349–356.
  16. Ovsyanikov V. V., Smirnov S. A., Ol'shevs'kiy O. L., Popel' V. M., Rodin K. V., Romanenko Y. D. Wideband antenna array of circular and linear polarization. 4th Int. Conf. Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals (UWBUSIS’ 08) (15–19 Sept. 2008, Sevastopol): proc. Sevastopol, Ukraine, 2008. P. 74–76.
  17. Овсяников В. В. Вибраторные антенны с реактивными нагрузками. Москва: Радио и связь, 1985. 120 с.
  18. Овсяников В. В. Состояние разработок вибраторных, диэлектрических и плазменных антенн в контексте исторического развития антенной техники. Радиофизика и электроника. 2016. Т. 7(21), № 3. С. 58–73. DOI: 10.15407/rej2016.03.058
  19. А. с. 1081708А СССР, МКИ HO1Q 9/00/. Антенна / В. В. Овсяников (СССР). № 3376097/18-09; заявл. 31.12.81; опубл. 23.03.84, Бюл. № 11.