ШИРОКОСМУГОВІ АНТЕНИ І АНТЕННІ РЕШІТКИ З РЕАКТИВНИМИ НАВАНТАЖЕННЯМИ

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