ISSN 2588-0454 · EISSN 2588-0462

Язык: ru

Статья: АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ШИРОКОПОЛОСНЫХ РУПОРНЫХ АНТЕНН НА ОСНОВЕ АНТЕННЫ ВИВАЛЬДИ (2024)

Читать

Читать онлайн

В работе проводится обзор текущего состояния области разработки широкополосных рупорных антенн. Основными конструктивными особенностями большинства антенн такого типа является наличие двух согласующих ребер, встроенных в апертуру после некоторого прямого участка. Во многих работах преобладают различные формы рупоров, стандартными для самого популярного диапазона рабочих частот 1-18 ГГц являются пирамидальный и рупор с периодичными боковыми стенками. Коаксиально-волноводный переход (КВП) имеет множество конструкций и является очень важным элементов всех конструкций антенн. Стандартная конструкция КВП и резонансной камеры - это прямоугольная полость, внутрь которой вставляются два согласующих ребра, образуя Н-образный волновод, данная конструкция не является популярной, так как не обладает широкой полосой рабочих частот, а также отрицательно влияет на вид диаграммы направленности. Внутри рупора, часто в промежутке между согласующими ребрами, на их концах, можно увидеть разнообразные линзы, которые улучшают вид диаграмм направленности в высокочастотном диапазоне. Выявлена зависимость, связанная с тем, что нестандартные структуры (со встроенными внутрь согласующими элементами) резонансной камеры обычно имеют более широкую полосу рабочих частот, при этом, как было выяснено, также на нее сильно влияет, но в меньшей степени, конструкция согласующих ребер и конструкция самого рупора.

Ключевые фразы: широкополосная рупорная антенна, согласующие ребра, квп, диаграмма направленности, резонансная камера, линза, рупор

Автор (ы): Коротков Алексей Николаевич

Соавтор (ы): Ложкин Андрей Николаевич

Журнал: URAL RADIO ENGINEERING JOURNAL

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

УДК: 621.37. Радиотехника. Техника электромагнитных колебаний
621.39. Электросвязь. Техника электросвязи

Для цитирования:

КОРОТКОВ А. Н., ЛОЖКИН А. Н. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ШИРОКОПОЛОСНЫХ РУПОРНЫХ АНТЕНН НА ОСНОВЕ АНТЕННЫ ВИВАЛЬДИ // URAL RADIO ENGINEERING JOURNAL. 2024. Т. 8 № 3

Текстовый фрагмент статьи

В современном мире с ростом числа беспроводных устройств и расширением спектра используемых частот обеспечение высокой электромагнитной совместимости становится одним из ключевых аспектом разработки технических устройств. Использование широкополосных рупорных антенн в оценках устройств на ЭМС — популярное решение, так как они охватывают критически важные диапазоны рабочих частот, в которых часто проводятся такие испытания. Существует множество различных решений, начиная от классических, с диапазоном рабочих частот 1–18 ГГц, и более узких, с полосой частот несколько гигагерц, заканчивая диапазонами несколько десятков гигагерц в ширину. Общей проблемой для данного класса антенн можно назвать согласование, получение его в нужном диапазоне частот за счет конструкции коаксиально-волноводного перехода, и диаграмма направленности, форма которой с ростом частоты сильно деградирует,— это решается формой и длинной рупора и элементов антенны Вивальди. Конструкции КВП, согласующих ребер и рупоров разных типов и для разных задач рассматриваются в разных работах, но зачастую информация не систематизирована и не хватает общего обзора. Данная работа преследует цели обобщить опыт и технические решения для проектирования таких антенн.

Список литературы

1. Chakrabarti S. Design and Development of a 1-18 GHz Double-Ridged Horn Antenna with Improved Patterns. In: 2018 15th International Conference on ElectroMagnetic Interference & Compatibility (INCEMIC). 13-16 November 2018. Bengaluru, India. IEEE; 2019. Pp. 1-4. DOI: 10.1109/INCEMIC.2018.8704562

2. Turk A. S., Keskin A. K. Partially Dielectric-Loaded Ridged Horn Antenna Design for Ultrawideband Gain and Radiation Performance Enhancement. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2012;11:921-924. DOI: 10.1109/LAWP.2012.2211071 EDN: YCYULN

3. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., Bobkov N. I. Compact feed horn of multipath ultrawideband reflector antenna. In: 2013 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA). 09-13 September 2013. Turin, Italy. IEEE; 2013. Pp. 18-21. DOI: 10.1109/ICEAA.2013.6632179 EDN: SLDTQR

4. Jacobs B., Odendaal J. W., Joubert J. An Improved Design for a 1-18 GHz Double-Ridged Guide Horn Antenna. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012;60(9):4110-4118. DOI: 10.1109/TAP.2012.2207043

5. Lin T.-C., Lee C.-H., Dong J.-L., Chiu C.-N., Lin D.-B., Lin H.-P. A new uniformity-enhanced double ridged horn antenna for radiated susceptibility test from 1 GHz to 18 GHz. In: 2018 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC). 14-18 May 2018. Suntec City, Singapore. IEEE; 2018. Pp. 264-267. DOI: 10.1109/ISEMC.2018.8393779

6. Bruns C., Leuchtmann P., Vahldieck R. Comprehensive analysis and simulation of a 1-18 GHz broadband parabolic reflector horn antenna system. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2003;51(6):1418-1422. DOI: 10.1109/TAP.2003.812236

7. Jacobs B., Odendaal J. W., Joubert J. Modelling manufacturing tolerances in 1-18 GHz double-ridged horn antennas. In: 2009 European Microwave Conference (EuMC). 29 September 2009-01 October 2009. Rome, Italy. IEEE; 2009. Pp. 1484-1487. DOI: 10.23919/EUMC.2009.5296153

8. Farid Shah M., Ayshathul Fouzia A. Design and analysis of multiple ridge waveguide for wideband application. In: 2014 IEEE International Conference on Advanced Communications, Control and Computing Technologies. 08-10 May 2014. Ramanathapuram, India. IEEE; 2015. Pp. 886-890. DOI: 10.1109/ICACCCT.2014.7019221

9. Калиничев В. И., Калошин В. А. Исследование рупорного излучателя Н-образного сечения. Журнал радиоэлектроники. 2007;(10). URL: http://jre.cplire.ru/jre/oct07/index_e.html (дата обращения 14.02.2024).
10. Ghorbani M., Khaleghi A. Double ridged horn antenna designs for wideband applications. In: 2011 19th Iranian Conference on Electrical Engineering. 17-19 May 2011. Tehran, Iran. IEEE; 2011. Pp. 1-4. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/5955679 (accessed 14 February 2024).
11. Hradecky Z., Mazanek M., Korinek T. Double ridged structures mode study for broadband antennas design. In: 2006 First European Conference on Antennas and Propagation. 06-10 November 2006. Nice, France. IEEE; 2006. Pp. 1-6. DOI: 10.1109/EUCAP.2006.4584711

12. Puri M., Mishra P. K., Dhanik S. S., Khubchandani H. Design and simulation of double ridged horn antenna operating for UWB applications. In: 2013 Annual IEEE India Conference (INDICON). 13-15 December 2013. Mumbai, India. IEEE; 2014. Pp. 1-6. DOI: 10.1109/INDCON.2013.6725860

13. Jacobs B., Odendaal J. W., Joubert J. Compact 0.5-18 GHz double-ridged guide horn antenna. IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2021; 5(4):427-440. DOI: 10.1049/mia2.12058 EDN: WBQQHA

14. Tenigeer, Zhang N., Qiu J.-H., Zhang P.-Y., Zhang Y. Design of a novel broadband EMC double ridged guide horn antenna. Progress In Electromagnetics Research C. 2013;39:225-236. DOI: 10.2528/PIERC13032803

15. Kuroptev P. D., Levyakov V. V., Fateev A. V. Modified 0.6-50 GHz ultra-wideband double-ridged horn antenna design for parameters improvement. In: 2017 47th European Microwave Conference (EuMC). 10-12 October 2017. Nuremberg, Germany. IEEE; 2017. Pp. 1313-1316. DOI: 10.23919/EuMC.2017.8231093 EDN: XXDBYT

16. Куроптев П. Д., Левяков В. В., Фатеев А. В. Широкополосная рупорная антенна диапазона 0,8-30 ГГц. Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2016;19(2):23-27. DOI: 10.21293/1818-0442-2016-19-2-23-27 EDN: WKDVYT

17. He Y., Zhao X., Zhao L., Fan Z., Wang J.-K., Zhang L., et al. Design of Broadband Double-Ridge Horn Antenna for Millimeter-Wave Applications. IEEE Access. 2021;9:118919-118926. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3107914 EDN: WPRAZR

18. Shen Z., Feng C. A new dual-polarized broadband horn antenna. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2005;4:270-273. DOI: 10.1109/LAWP.2005.852998

19. Wang C., Li E., Zhang Y., Guo G. Ridged Horn Antenna With Adjustable Metallic Grid Sidewalls and Cross-Shaped Back Cavity. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2016;15:1221-1225. DOI: 10.1109/LAWP.2015.2502578

20. Mirzaee M., Mirbeik-Sabzevari A., Tavassolian N. 10 GHz-100 GHz Compact Double-Ridge Horn Antenna for Ultra-Wideband Millimeter-Wave Biomedical Imaging Applications. In: 2020 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and North American Radio Science Meeting. 05-10 July 2020. Montreal, QC, Canada. IEEE; 2021. Pp. 1421-1422. DOI: 10.1109/IEEECONF35879.2020.9329888

21. Xie L., He W. Analyses on Related Properties of a Ridged Horn Antenna. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;466(1):012068. DOI: 10.1088/1757-899X/466/1/012068

22. Heiman A. C., Badescu A. M. A Novel Design and Simulation of a Ku Broadband Double Ridged Guide Horn Antenna for Satellite Communications. In: 2019 PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium - Spring (PIERS-Spring). 17-20 June 2019. Rome, Italy. IEEE; 2020. Pp. 923-929. DOI: 10.1109/PIERSSpring46901.2019.9017369

23. Isenlik T., Yegin K., Barkana D. E. Near-constant beamwidth quadruple bandwidth double-ridged horn antenna design. IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2019;13(12):2102-2109. DOI: 10.1049/iet-map.2019.0199

24. Kujalowicz M., Zieniutycz W., Mazur M. Double-ridged Horn Antenna with Sinusoidal Ridge Profile. In: 2006 International Conference on Microwaves, Radar & Wireless Communications. 22-24 May 2006. Krak.

25. Latif S., Pistorius S., Shafai L. A double-ridged horn antenna design in canola oil for medical imaging. In: 2013 2nd International Conference on Advances in Electrical Engineering (ICAEE). 19-21 December 2013. Dkaka, Bangladesh. IEEE; 2014. Pp. 421-424. DOI: 10.1109/ICAEE.2013.6750375

26. Páez C. I., Criollo E. H. Improved Broadband Double Ridged Horn Antenna Without Split Radiation Pattern. IEEE Latin America Transactions. 2016;14(3):1156-1161. DOI: 10.1109/TLA.2016.7459593

27. Lee S., Yang Y., Lee K.-Y., Jung K.-Y., Hwang K. C. Robust Design of 3D-Printed 6-18 GHz Double-Ridged TEM Horn Antenna. Applied Sciences. 2018;8(9):1582. DOI: 10.3390/app8091582

28. Botello-Perez M., Jardon-Aguilar H., Ruiz I. G. Design and simulation of a 1 to 14 GHz broadband electromagnetic compatibility DRGH antenna. In: 2005 2nd International Conference on Electrical and Electronics Engineering. 09 September 2005. Mexico City, Mexico. IEEE; 2005. Pp. 118-121. DOI: 10.1109/ICEEE.2005.1529587

29. Amjadi H., Hamedani F. T. A novel 2-18 GHz TEM double-ridged horn antenna for wideband applications. In: Proceedings of 2011 Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wireless Technology Conference. 26-30 July 2011. Harbin, China. IEEE; 2005. Pp. 341-344. DOI: 10.1109/CSQRWC.2011.6036954

30. Mehrdadian A., Fallahi H., Kaboli M., Mirtaheri S. A. Design and implementation of 0.7 to 7 GHz broadband double-ridged horn antenna. In: 7’th International Symposium on Telecommunications (IST’2014). 09-11 September 2014. Tehran, Iran. IEEE; 2015. Pp. 250-255. ℡.2014.7000707. DOI: 10.1109/IS

31. Yue Z., Liu Y., Gong S. A novel 2-18 GHz double-ridged horn antenna with simple structure. Microwave and Optical Technology Letters. 2018;60(7):1787-1794. DOI: 10.1002/mop.31248

32. Kazerooni A., Dastranj A. Design and experiment of a conical double-ridged horn antenna for 6-18 GHz. International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering. 2011;21(3):336-342. DOI: 10.1002/mmce.20522 EDN: YBYFQJ

33. Mallahzadeh A. R., Imani A. Double-ridged antenna for wideband applications. Progress In Electromagnetics Research. 2009;91:273-285. DOI: 10.2528/PIER09022104

34. Liu C., Al Qaseer M. T., Zoughi R. Wideband Double-Ridged TEM Horn for Nondestructive Evaluation and Imaging Applications. In: 2020 Antenna Measurement Techniques Association Symposium (AMTA). 02-05 November 2020. Newport, RI, USA. IEEE; 2020. Pp. 1-4. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9280855 (accessed 14 February 2024).

35. Oraizi H., Amini A., Shakoori A., Karimimehr M. Optimum design of double ridge horn antennas with general cross-section. IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2019;13(5):546-553. DOI: 10.1049/iet-map.2018.5230

36. Alejos A. V., Dawood M., Aguirre E., Falcone F., Outerelo D. A., Naghar A., et al. Influence of Impairments due to Dispersive Propagation on the Antenna Design for Body Based Applications. Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2015;29(17):2355-2364. DOI: 10.1080/09205071.2015.1103667

37. Mallahzadeh A., Dastranj A. A., Hassani H. R. A novel dual-polarized double-ridged horn antenna for wideband applications. Progress in Electromagnetics Research B. 2008:1:67-80. DOI: 10.2528/PIERB07101602 EDN: WHMDBV

38. Мещеряков В. В., Маркова Н. В., Юрманов П. Д. Моделирование и практическая реализация широкополосной двухгребневой рупорной антенны с шириной рабочей полосы более октавы и высоким уровнем кроссполяризационной развязки. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2019;22(5):42-51. DOI: 10.32603/1993-8985-2019-22-5-42-51 EDN: MFPAEK

Meshcheriakov V. V., Markova N. V., Iurmanov P. D. Modeling and Practical Implementation of a Broadband Double-Ridged Horn Antenna with an Operating Range More Than an Octave and a High Level of Cross-Polarization Discrimination. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2019;22(5):42-51. DOI: 10.32603/1993-8985-2019-22-5-42-51 EDN: MFPAEK

39. Роев А. А., Чернов В. К., Иванов С. И. Моделирование и оптимизация характеристик сверхширокополосного облучателя на основе четырех-гребневого расширяющегося рупора. Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2015;2:236-240. EDN: UZMEXP

40. Калиничев В. И., Калошин В. А. Широкополосный диэлектрический рупорный излучатель. Журнал радиоэлектроники. 2007;(12). URL: http://jre.cplire.ru/jre/dec07/index_e.html (дата обращения 14.02.24).

41. Lee N., Im C., Park S., Choo H. Design of a Metal 3D Printed Double-Ridged Horn Antenna With Stable Gain and Symmetric Radiation Pattern Over a Wide Frequency Range. IEEE Access. 2023;11:100565-100572. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3313724 EDN: JSXQAJ

42. Yan X., Fang Y., Lu Z. Design of a broadband Ku-band lens horn antenna for SAR applications. In: Proceedings of 2014 3rd Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation. 26-29 July 2014. Harbin, China. IEEE; 2014. Pp. 29-32. DOI: 10.1109/APCAP.2014.6992402

Выпуск

Т. 8 № 3 (2024)

Кол-во страниц: 94 страницы

Другие статьи выпуска

МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ВИДЕОДАННЫХ С ТЕХНИЧЕСКИМИ НАЗЕМНЫМИ ОБЪЕКТАМИ МАЛОЙ СТЕПЕНИ ПОДВИЖНОСТИ (2024)

Авторы: Прасолов Александр Александрович, Федоров Андрей Сергеевич

В настоящее время технические объекты различной степени подвижности могут применяться в широком спектре задач, имея как гражданское, так и военное назначение. Эксплуатация таких объектов невозможна без использования надежных каналов передачи видеоинформации и управления. Однако требования к таким каналам связи существенно усугубляются различием условий эксплуатации данных систем. Имеющиеся на данный момент решения, позволяющие передавать видеопоток с камеры беспилотных летательный аппаратов (БпЛА), как правило, не могут обеспечить такое же качество связи для управления наземными технические объекты малой степени подвижности различного назначения. Целью данного исследования является анализ технологий передачи видеоинформации и оценка эффективности их применения в каналах связи с техническими объектами различной степени подвижности. В рамках данной статьи была разработана имитационная модель приемника и передатчика, осуществляющих обработку сигнала в основной полосе частот, исследовано влияние параметров кодеков с малой плотностью проверок на четность (LDPС) и Боуза - Чоудхури - Хоквингема (БЧХ) на качество приема видеоинформации. Проведенное исследование позволило определить параметры кодеков, обеспечивающих наилучшее качество приема сигнала видеоинформации при разных отношениях сигнал/шум. Автором выполнена оценка влияния многолучевого распространения радиоволн, что позволило предложить модель приемника, обеспечивающего передачу видеоинформации для наземных технических объектов с малой степенью подвижности.

Сохранить в закладках

ИССЛЕДОВАНИЕ КВАДРАТУРНЫХ МОСТОВ НА СОСРЕДОТОЧЕННЫХ LC-ЭЛЕМЕНТАХ (2024)

Авторы: Летавин Денис Александрович, Гусев Борис Владимирович, Князев Сергей Тихонович

В статье показано, как выбор типа аппроксимации фильтра влияет на частотные характеристики направленного ответвителя, в который они установлены вместо четвертьволновых отрезков для его миниатюризации. В работе представлены результаты моделирования Т-образных и П-образных фильтров нижних частот (ФНЧ) с помощью пакета «QucsStudio». Были исследованы различные характеристики мостов, включая коэффициенты отражения и передачи, а также разность фаз между сигналами. Авторы приходят к выводу, что при разработке компактных направленных ответвителей следует использовать П-образные схемы для уменьшения размеров устройства и более высокий порядок фильтра для обеспечения более широкой полосы рабочих частот. Оптимальным вариантом является Т-образный ФНЧ 5-го порядка Чебышева с коэффициентом отражения |S11| = 5 %.

Сохранить в закладках

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ФИЛЬТРОВ НИЖНИХ ЧАСТОТ ДЛЯ НЕРАВНЫХ НАГРУЗОК (2024)

Авторы: Гусев Борис Владимирович, Летавин Денис Александрович

Целью работы являются анализ и выбор способов преобразования симметричного фильтра нижних частот (ФНЧ) в несимметричный при различии сопротивлений источника и нагрузки. Например, для преобразования в половине симметричного ФНЧ, синтезированного для равных нагрузок, умножаем все сопротивления на коэффициент преобразования r и соединяем преобразованные части фильтра. Рассмотрены трехэлементные П и Т-образные ФНЧ с чебышевской аппроксимацией квадратов модулей функций передачи |S21(Ω)|2 и коэффициентов отражения |S11(Ω)|2. Выполнено сравнение ФНЧ преобразованных различными методами. Составлены таблицы нормированных значений элементов ФНЧ для различных отношений сопротивлений источника сигнала и нагрузки. Показано, что использование оптимальных ФНЧ позволяет учесть в их составе большее значение реактивности источника сигнала (активного прибора) либо расширить полосу частот.

Сохранить в закладках

ПОЛИФАКТОРНАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОКРЫТИЯ СЕТИ СОТОВОЙ СВЯЗИ (2024)

Авторы: Козловский Андрей Тадеушевич

В статье рассматриваются вопросы определения местоположения базовых станций (БС) сетей подвижной радиосвязи и зон их покрытия. Применение в методике статистических методов анализа позволяет определить реальную зону покрытия операторов связи. Рассматриваемая методика включает получение статистических данных по качеству подвижной радиотелефонной связи; построение на основе открытых источников зон покрытия БС в локальном районе; моделирование плотности покрытия БС сетей подвижной радиосвязи в конкретном субъекте России. Приведен пример инструментальной оценки качества покрытия сети одного из операторов в районе Уральского федерального университета имени Б. Н. Ельцина, графически определена зона покрытия его БС и границы их «секторов».

Сохранить в закладках

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОДИННЫХ ИНТЕРФЕРОМЕТРОВ И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В СИСТЕМАХ И УСТРОЙСТВАХ ОПТИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ (2024)

Авторы: Игнатков Кирилл Александрович, Искачев Сергей Анатольевич, Лучинин Александр Сергеевич, Малыгин Иван Владимирович, Носков Владислав Яковлевич, Поветьев Владимир Владимирович

Представлен обзор принципов построения автодинных интерферометров и возможностей их применения в системах и устройствах оптического приборостроения. При этом проанализировано современное состояние теории автодинных интерферометров, приведены основные уравнения, описывающие формирование сигналов, и рассмотрены особенности автодинных характеристик при различных уровнях отраженного излучения, характеризуемого параметром обратной связи. Представлены примеры реализации автодинных интерферометров и результаты их использования в метрологии. Отмечены перспективы применения автодинных интерферометров в системах и устройствах оптического приборостроения.

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: УрФУ
Регион: Россия, Екатеринбург
Почтовый адрес: 620002, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
Юр. адрес: 620002, Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
ФИО: Кокшаров Виктор Анатольевич (Ректор)
E-mail адрес: rector@urfu.ru
Контактный телефон: +7 (343) 3754507
Сайт: https://urfu.ru/ru

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.