Исследование и проектирование двумерно-периодических антенных решеток щелевых излучателей на основе плоского волновода
Диссертация
Исследована дифракция волн ПВ на двумерно-периодической решетке сдвоенных щелей, конечной по одной координате, построены эффективные алгоритмы электродинамического анализа таких решеток. Разработана ¦ программа, позволяющая определить основные параметры такой решетки: амплитудное распределение токов на щелях, матрицу рассеяния, ДН и КУ. Исследованы возможности решеток сдвоенных щелей… Читать ещё >
Содержание
- ВВЕДЕНИЕ.Н
- ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.£
- 1. 1. Планарные антенны. Л
- 1. 2. Обзор конструкций планарных антенн."f.Q
- 1. 3. Методы анализа решеток на плоском волноводе
- 1. 4. Цели и задачи работы. Структура работы.9.Q
- ГЛАВА 2. БЕСКОНЕЧНАЯ РЕШЕТКА ЩЕЛЕВЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ. &L
- 2. 1. Формулировка граничной задачи
- 2. 2. Вывод интегрального уравнения (ИУ)
- 2. 3. Система линейных алгебраических уравнений (СЛАУ)
- 2. 4. Вычисление коэффициентов СЛАУ
- 2. 5. Численные результаты
- ГЛАВА 3. КОНЕЧНАЯ РЕШЕТКА
- 3. 1. Две модели конечной решетки
- 3. 2. Вывод СЛАУ для решетки конечной длины.'.G
- 3. 3. Алгоритм вычисления коэффициентов СЛАУ. УЛ
- 3. 4. Матрица рассеяния решетки. .т
- 3. 5. Диаграмма направленности и коэффициент усиления антенной решетки.4%
- 3. 6. Одноволновое приближение без учета отражений. .и
- 3. 7. Численные результаты
- 3. 8. Интересные физические эффекты, характерные для двумерно-периодических решеток
- ГЛАВА 4. ВОЛНОВОДНАЯ РЕШЕТКА, СОДЕРЖАЩАЯ ДВЕ ЩЕЛИ НА ПЕРИОДЕ.7./Р
- 4. 1. Вывод СИУ для бесконечной решетки, содержащейдве щели на периоде
- 4. 2. Вывод СИУ для решетки, конечной по одной координате, бесконечной по другой, и содержащей две щели на периоде.У. ЯР
- 4. 3. Алгоритм вычисления коэффициентов СЛАУ для решетки, содержащей две щели на периоде."
- 4. 4. Матрица рассеяния решетки, содержащей две щели на периоде
- 4. 5. Диаграмма направленности и коэффициент усиления решетки, содержащей две щели на периоде
- 4. 6. Численные результаты
- ГЛАВА 5. ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ АНТЕНН ПЛАНАРНОГО ТИПА.'
- 5. 1. Исследование двумерно-эквидистантной решетки щелевых излучателей конечных размеров с помощью эквивалентных схем замещения
- 5. 2. Учет влияния конечности размеров возбудителя
- 5. 3. Экспериментальное исследование решетки щелевых излучателей
Список литературы
- Марков Г. Т., Сазонов Д. М. Антенны. -М.: Энергия, 1975.
- Марков Г. Т., Чаплин А. Ф. Возбуждение электромагнитных волн. — М.: Радио и связь, 1983.
- Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ — М.: Высш.ппс., 1988.
- Антенны и устройства СВЧ (Проектирование фазированных антенных решеток): Учебн пособие для вузов/ Под ред.Д. И. Воскресенского. — М.: Радио и связь, 1981.
- Бодров В.В., Сурков В. И. Математическое моделирование устройств СВЧ и антенн. М.: Изд-во МЭИ, 1994.
- Прудников А.П., Брычков Ю. А., Маричев О. И. Интегралы и ряды. М.: Наука, 1981
- Владимиров B.C. Уравнения математической физики. М., Наука, 1988
- Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973.
- Дж. Л. Альтман. Устройства сверхвысоких частот./ Перевод с английского./ Под ред. И. В. Лебедева. М: Изд-во «Мир», 1968.
- P.W. Davis, М.Е. Bialkowsky. Modelling, Manufacturing and Testing Radial Line Slot Antenna for Wireless Communication Applications, Millenium Conf. On Antennas and Propagation, Apr. 2000,. Davos, Switzerland.
- П.Нефедов Е. И., Фиалковский A.T. Полосковые линии передачи:
- Электродинамические основы автоматизированного проектирования интегральных схем СВЧ. М.: Наука, 1980.
- Жук М.С., Молочков Ю. Б Проектирование антенно-фидерных устройств в 2-х т. -М.: Энергия, 1966,1973.
- Малорацкий Л.Г. Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ. -М.: Сов. радио, 1976.14. Кюн Р. Микроволновыеантенны: Пер. с нем./ Под ред. М. Д. Долуханова. — М.: Судостроение, 1967.
- Панченко Б.А., Нефедов Е. И. Микрополосковые антенны. М.: Радио и связь, 1986.
- Munson R.E. Conformal microstrip antennas and microstrip phased arrays. — Trans. IEEE, 1974, v. AP-22, N. 1, p.74−78.
- Anders G. Derneryd. Linearly polarized microstrip antennas. Trans. IEEE, 1976, v. AP-24, N 11, p.846−851.
- Maci S., Gentili G.Biffi. Dual-frequency patch antennas. ЛЕЕЕ A&P Magazine., 1997, v.39, N 6, p.13 -20.
- Chen W.-S., Wu C.-K. and Wong K.-L. Square-Ring microstrip antenna with a cross strip for compact circular polarization operation. IEEE Trans., 1999, v. AP-47, N 10, p.1566 -1568.
- Carver K.R., Mink J.W. Microstrip antenna technology. IEEE Trans., 1981, v. AP-29, N 1, p.2 -24.
- Shen L.C. The elliptical microstrip antenna with circular polarization. IEEE Trans., 1981, v. AP-29, N 1, p.90 -94.
- Herscovici N. New considerations in the design of microstrip antennas.-IEEE Trans., 1998, v. AP-46, N 6, p. 807−812.
- Chen H.-M., Wong K.-L. On the circular polarization operation of annual-ring microstrip antennas. IEEE Trans., 1999, v. AP-47, N 8, p. 1289 -1292.
- Lo Y.T., Solomon D., Richards W.F. Theory and experiment on microstrip * antennas. IEEE Trans., 1982, v. AP-30, N 6, p.1191 -1196.
- Carver K.R. A modal expansion theory for the microstrip antenna. Dig. Int. Symp. Antennas Propagat. Soc., Seattle, WA.1979, p. 101−104.
- Wood С. Analysis of microstrip circular patch antennas. Proc. IEEE, 1981, v. 128, N2, p.69 -76.
- Bailey M.C., Despande M.D. Integral equation formulation of microstrip antennas. IEEE Trans., 1982, v. AP-30, N 4, p.651 -656.
- Чебышев В.В. Интегральное уравнение Фредгольма 1-ого рода для тока узкого полоскового вибратора и численный метод его решения. — Машинное проектирование устройств и систем СВЧ. М., 1979, с.204−215.
- Mosig J.R., Gardiol F.E. The near-field of an open microstrip structure. -Int. Symp. Dig.: Antennas Propagat. Seattle, Wash. 1979, v. l, p.379−382.
- Dahelee J.S., Lee K. F A tunable dual-frequency stacked microstrip antennas. Int. Symp. Dig. Ant. and Propag. Albuquerque, New York, 1982, p.308−311.
- Даутов О.Ш., Туишев M.A. Возбуждение слоя диэлектрика кольцом магнитного тока. — Радиоэлектронные устройства. — Казань, КАИ: 1978, вып.2, с.73−77.
- Панченко Б.А. Внешние проводимости отверстия в плоском экране. -Изв. вузов. Сер. Радиофизика, 1964, Т 2, с.343−351.
- Hansen R.S. Slot antenna in a resistive screen. IEEE Trans., 1998, v. AP-46, N 7, p. 1028−1031.
- Яцук Л.П., Смирнова H.B. Внутренние проводимости нерезонансных щелей в прямоугольном волноводе. Изв. вузов СССр. Радиотехника, 1967, t.40,N 4, с. 359−369.
- Вешникова И.Е., Евстропов Г. А. Теория согласованных щелевых излучателей — Радиотехника и электроника, 1965, т.Ю, N 7, с. 1181 -1189.
- Дупленков Д.А., Володина И. В. Антенны. Простые излучатели. Решетки. Конспект лекций: Учебное пособие по курсу «Техника СВЧ и антенны». М.: Издательство МЭИ, 2002.
- Евстропов Г. А., Царапкин С. А. Исследование волноводно-щелевых антенн с идентичными резонансными излучателями- Радиотехника и электроника, 1965, т.10, N 9, с. 1663 1671.
- Евстропов Г. А., Царапкин С. А. Расчет волноводно-щелевых антенн с учетом взаимодействия излучателей по основной волне Радиотехника и электроника, 1966, т. 11, N 5, с. 822 — 830.
- Ершов Л.И., Кременецкий С. Д., Лось В. Ф. Электродинамика взаимовлияния в нерезонансных волноводно-щелевых решетках. Изв. вузов СССР. Радиоэлектроника, 1978, N 2, с.48−54.
- Лось В.Ф., Космодамианская КС. Метод расчета амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве волноводно-щелевых решеток с учетом внутреннего взаимодействия излучателей. — Антенны / Под ред. А. А. Пистолькорса. -М.: Связь, 1969, вып.5, с.24−32.
- Бахрах Л.Д., Ершов Л. И., Кременецкий С. Д., Лось В. Ф. Электродинамические факторы взаимовлияния и расчет волноводно-щелевых решетокч-ДАН СССР, 1978, т.243, N 2, с.314−317.
- Репин В.М. Дифракция электромагнитных полей на системе щелей. -Вычислительные методы и программирование / МГУ, 1968, N 16, с. 112 121.
- Евстропов Г. А, Царапкин С. А. Расчет волноводно-щелевых антенн с учетом взаимодействия излучателей по основной волне- Радиотехника и электроника, 1966, т.2, № 5, с. 822−830.
- Дайлис С.Ю., Акишкин Б. А. Исследование схемы замещения наклонно-смещенного волноводно-щелевого излучателя. — В кн.: Антенны и СВЧ узлы радиотехнических устройств. Свердловск, 1976, с. 16−23.
- Ando М., Hlrokawa J., Yamamoto Т. et al. IEEE Trans., 1988, v. MTT-46, № 6, p.792.
- Liu Z.-F., Kooi P.-S., Li L.-W. et al. IEEE Trans., 1999, v. AP-47, № 9, p. 1416. '
- U.S.Pat. № 4,994,817, 19.02.1991 Annular slot antenna. Robert E. Munson et al.
- U.S.Pat. № 5,175,561, 29.12.1992 Single-layered radial line slot antenna. Goto Naohisa.
- U.S.Pat. № 5,661,498, 26.08.1997 Polarisation-universal radial line slot antenna. Goto Naohisa et al.
- PCT/AU 97/848 № WO 98/27 615 25.06.1998 Radial line slot antenna.1. Bialkovski Marek.
- Patent abstracts of Japan № 3 013 105 B1 22.01.91 Radial line slot antenna. Okazaki Yasuhiro, Murakami Satoshi.
- Patent abstracts of Japan № 5 206 725 B1 13.08.93 Composite structure radial line slot antenna. Ando Makoto, Numano Yuji.
- Honey R.C. A flush mounted leaky wave antenna with predictable patterns,
- E Trans. Antennas Propagation, AP-7, p.320−329,1959.
- Honey R.C. Horisontally polarized long slot array, Stanford Res. Inst. Tech. Rept. 47, Stanford Calif., 1954.
- Jacobsen, Analytical, numerical and experimental investigation of guided waves on a periodically strip-loaded dielectric slab, IEEE Trans. Antennas and Propagation, v. AP-18, pp. 370−388, May 1970.
- J.A. Encinar, Mode-matching and point-matching techniquies applied to the analysis of metal strip loaded dielectric antennas, IEEE Trans. Antennas and Propagation, v. 38, pp. 1405−1412, Sept. 1990.
- Y.K. Cho, On the equivalent circuit representation of the slitted parallel-plate waveguide filled with a dielectric, IEEE Trans. Antennas and Propagation, v. 37, pp. 1193−1200, Sept. 1989.
- Kalinichev V.I. IEICE Trans. Electron. 1995, v. ET8-C, № 10, p. 1447.
- Bankov’S.E., Douplenkova M.D., Kalinichev V.I., Kozin V.N., Levchenko I.V., Kuratnov U.V., Rodionova E.V., Vasjukov V.D. 60 GHz Sensors Based on Dielectric Slotted Waveguide // 22nd European Microwave Conf. Proc. of
- Workshop «Commercial Applications of Microwave and Millimeter Waves» p.p. 41−46.
- Патент РФ № 1 256 114, БИ№ 33, 1986.
- Взятышев В.Ф. Диэлектрические волноводы / М.: Радио и связь, 1972.
- Уолтер К. Антенны бегущей волны: пер с англ. /Под ред. А. Ф. Чаплина. -М.: Энергия, 1970.
- Y. Wagatsuma and Т. Yoneyama, Multiply folded sectoral horn fed planar antenna, in Proc. Communicat. Conf. Inst. Electron. Inf. Commun. Eng. Tokyo, Japan, B-l-53, Sept. 1996.
- M. Sato, Y. Konishi and S. Urasaki, A traveling-wave fed slot array antenna with inclined polarization at 60 GHz band, in Proc. Communicat. Conf. Inst. Electron. Inf. Commun. Eng., Tokyo, Japan, B-l-68, March 1997.
- Bankov S.E., Bugrova T.I., Levchenko I.V. Planar Lens for Millimeter Wave Integrated Antennas // 24-th European Microwave Conf. Proc., 1994, Nice, France, pp. 76−80.
- Банков C.E. Проектирование и экспериментальное исследование решетки щелевых излучателей // РЭ, 2004, принята в печать.
- Bankov S.E. Theoretical Investigation of a Planar Multi-Layer Antenna // XXVIII Moscow International Conf. on Antennas Theory and Technology Proc., Moscow, Russia, 1998, pp. 52−56.
- J. Hirokawa and M. Ando, Single-Layer Feed Waveguide Consisting of Posts for Plane ТЕМ Wave Excitation in Parallel Plates, IEEE Trans. Antennas and Propagation, v. 46, pp. 625−630, May. 1998.
- Hougardy R.W. Periodically slotted surface wave structure / Systems development Laboratory Scientific Report. 3508/4, Huges Aircraft Company, Culver City, California, August 1959.
- Шестопалов В.П. Физические основы миллиметровой и субмиллиметровой техники. Т.1 Открытые структуры / Киев: Наукова Думка, 1985.
- Б.А.Мишустин, В. И. Щербаков Анализ двумерных периодических решеток конечных размеров с импедансной связью между соседними элементами. Труды МЭИ, вып. 301, 1976, с.80−83.
- Б.А.Мишустин, В. И. Щербаков Асимптотика взаимной связи в антенных решетках. // Радиотехника и электроника, № 3, 1978, с.488−495.
- J.-I. Lee, U.-H. Cho, Y.-K. Cho Analyssis for a dielectrically filled parallel-plate waveguide with finite number of periodic slots in its upper wall as a leaky wave antenna. IEEE Trans., 1999, v. 47, № 4, p.701−707.
- J. Hirokawa, M. Ando and N. Goto, Analysis of slot coupling in a radial line slot antenna, Proc. IEE, v. 137, pp. 249−254, Oct. 1990.
- J. Hirokawa, M. Ando and N. Goto, 1989 IEEE AP Soc. Int. Symp., San Jose, CA June 1989, pp. 1452−1455.
- M. Takahashi, J. Takada, M. Ando and N. Goto, A slot design for uniform aperture field distribution in single-layered radial line slot antenna, IEEE Trans. Antennas and Propagation, v. 39, pp. 954−959, July 1991.
- С.Е.Банков Двумерно-периодическая решетка щелевых излучателей // РЭ. 2001. т. 46. № 4.С.441−447.
- J. Hirokawa, М. Ando and N. Goto, Waveguide fed parallel plate slot array antenna, IEEE Trans. Antennas and Propagation, v. 40, pp. 218−223, Feb. 1992.
- J. Takada, M. Ando and N. Goto, A reflection cancelling slot set in a linearly polarized radial line slot antenna. IEEE Trans. Antennas and Propagation, v. 40, pp. 433−438, April 1992.
- Банков C. E, Дупленкова М. Д. Численное исследование двумерно-периодической решетки щелевых излучателей // Радиотехника и электроника. 2003.- № 3.- С. 268−275.
- Банков С. Е, Бодров В. В, Дупленкова М. Д. Двумерно-эквидистантная решетка щелевых излучателей, конечных размеров по одной координате и бесконечная по другой // Радиотехника и электроника. 2003.- № 8, — С. 922−931.
- Банков С. Е, Бодров В. В, Дупленкова М. Д. Исследование двумерно-эквидистантной решетки щелевых излучателей конечных размеров с помощью эквивалентных схем замещения // Радиотехника и электроника. 2003.- № 11.- С. 1312−1321.
- Дупленкова М.Д. Три модели двумерно-эквидистантной решетки щелевых излучателей на основе плоского волновода // Тезисы докладов 9-ой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов, Москва, 2003, стр.77−78.
- Дупленкова М.Д. Двумерно-эквидистантная решетка щелевых излучателей, конечных размеров по одной координате и бесконечная по другой и содержащая две щели на периоде // Электронный журнал «Радиоэлектроника» http://ire.cplire.ru. 2004.- № 3.
- Дупленкова М.Д. Двумерно-эквидистантная решетка щелевых излучателей. Учет влияния конечности возбудителя // Электронный журнал «Радиоэлектроника» http://jre.cplire.ru. 2004.- № 3.4