Печатные двухдиапазонные директорные антенны тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат технических наук Тарасенко, Наталья Валентиновна

  • Тарасенко, Наталья Валентиновна
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2015, НовосибирскНовосибирск
  • Специальность ВАК РФ05.12.07
  • Количество страниц 184
Тарасенко, Наталья Валентиновна. Печатные двухдиапазонные директорные антенны: дис. кандидат технических наук: 05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии. Новосибирск. 2015. 184 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тарасенко, Наталья Валентиновна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление

Список сокращений

Введение

Глава 1. Обзор классических конструкций печатных директоных антенн и существующих двухдиапазонных

1.1. Постановка задачи

1.2. Классические директорные антенны

1.3. Двухдиапазонные директорные антенны

1.4. Печатные версии директорных антенн

1.4.1. Печатные директорные антенны с дипольным возбудителем

1.4.2. Печатные директорные антенны с монопольным возбудителем

1.4.3. Двухдиапазонные печатные директорные антенны

Глава 2. Двухдиапазонные директорные антенны с дипольным возбудителем

2.1. Аналитическая эквивалентность директорных антенн и многополюсных электрических цепей

2.2. Формирование облика, анализ и оптимизация двухдиапазонной директорной антенны с дипольным возбудителем

2.3. Особенности конструирования двухдиапазонных

директорных антенн

Выводы

Глава 3. Формирование облика, анализ и оптимизация печатных двухдиапазонных директорных антенн

3.1. Печатные двухдиапазонные директорные антенны с дипольным возбудителем и симметричным питанием

3.2. Печатные двухдиапазонные директорные антенны с дипольным возбудителем и несимметричным питанием коаксиальным кабелем

3.3. Модифицированные печатные двухдиапазонные директорные антенны с дипольным возбудителем

Выводы

Глава 4. Печатные двухдиапазонные директорные антенны с монопольным возбудителем

4.1. Постановка задачи

4.2. Печатные двухдиапазонные директорные антенны с монопольным возбудителем и двухсторонней реализацией пассивных

элементов

4.3. Печатные двухдиапазонные директорные антенны с монопольным возбудителем и "совмещенными" пассивными элементами

Выводы

Глава 5. Экспериментальное исследование печатных двухдиапазонных директорных антенн

5.1. Печаные двухдиапазонные директорные антенны с дипольным возбудителем

5.2. Печатные двухдиапазонные директорные антенны с монопольным возбудителем

Выводы

Заключение

Дополнение

Список литературы

Приложения

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АС антенная система

ДА директорная антенна

ДДА двухдипазонная директорная антенна

ДН диаграмма направленности

КСВ коэффициент стоячей волны

МО металлизированное отверстие

эдс электродвижущая сила

ФАР фазированная антенная решетка

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», 05.12.07 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Печатные двухдиапазонные директорные антенны»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертационной работы

Известно, что директорные антенны (ДА) являются элементной базой (базовыми излучателями) антенных устройств инфокоммуникационных систем с линейной поляризацией радиоволн. При этом в настоящее время все чаще используется двух/многочастотный режим работы, как базовых излучающих модулей, так и антенных систем в целом. Поэтому актуальны вопросы разработки компактных ДА радиосистем сверхвысоких частот (СВЧ) в плане совмещения двух (или большего числа) рабочих диапазонов частот в одной конструктивной единице, что позволяет существенно снизить габариты антенных систем (АС) и упростить решение компоновочных задач на объекте установки за счет сокращения числа размещаемых конструктивно законченных узлов. Многодиапазонность антенны также позволяет сократить число питающих фидеров, чем повышается надежность и ремонтопригодность АС, находящейся в большинстве случаев под непосредственным воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды, таких как дождь, снег, обледенение, сидящие на антенне птицы, пыль, плесневые грибы и т.п.

Несмотря на значительный прогресс в проектировании однодиапазонных (классических) ДА, а также наличие большого числа работ по двухдиапазонным антеннам других типов, не снижается внимание к разработке двухдиапазонных ДА, где ключевыми, как правило, являются всевозрастающие требования к габаритам и массе. Этому в значительной степени отвечает печатное исполнение антенн, когда в рамках одной диэлектрической подложки реализуется вся излучающая структура. Печатное исполнение позволяет уменьшить габаритно-массовые показатели устройства, облегчить компоновку элементов системы на объекте установки, упростить технологию промышленного производства антенных систем. Печатные антенны весьма устойчивы к воздействию внешних

дестабилизирующих факторов (например, перепады температур от -60°С (в верхних слоях атмосферы) до +60°С (тропические широты), удары, линейные ускорения и т.д.). Планарные антенны, позволяющие получить высокий процент выхода годных изделий в ходе их производства, пригодны для групповой технологии микроэлектроники и полосковых микросхем, когда десятки идентичных излучающих элементов реализуются в едином технологическом цикле обработки диэлектрической заготовки.

Цель работы

Целью работы является разработка методики проектирования двухдиапазонных ДА нетрадиционной (новой) структуры, выработка методики реализации их конструктивно-компоновочных решений с учетом отечественных конструкторско-технологических ограничений на листовые диэлектрические материалы и процессы формирования топологии проводящего рисунка предлагаемых в работе антенн.

Основные задачи диссертационной работы

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Обзор известных на данный момент версий директорных антенн, в том числе и двухдиапазонных.

2. Обобщение методики проектирования о дно диапазонных (классических) директорных антенн на двухдиапазонные директорные антенны с дипольным возбудителем.

3. Разработка методики проектирования однодиапазонных директорных антенн с монопольным возбудителем.

4. Обобщение предлагаемой в работе методики проектирования однодиапазонных ДА с монопольным возбудителем на двухдиапазонные ДА с монопольным возбудителем.

5. Выявление особенностей излучения и формирования диаграмм направленности директорных антенн, работающих в двухчастотном режиме, как при дипольном, так и при монопольном возбуждении.

6. Вывод расчетных формул в результате решения системы электродинамических уравнений, позволяющих с приемлемой точностью определить величины размеров элементов печатных двухдиапазонных директорных антенн, а также расстояний между ними.

7. Разработка двухдиапазонных директорных антенн с линейными цилиндрическими проводниками с последующей оптимизацией размеров элементов антенны, а также расстояний между ними с использованием программы электродинамического трехмерного моделирования CST Microwave Studio.

8. Разработка печатных плат двухдиапазонных директорных антенн с симметричным и несимметричным питанием коаксиальным кабелем, где в качестве возбудителя используется как полуволновый диполь, так и монопольный возбудитель.

Методы исследования

Для решения поставленных в диссертационной работе задач используются методы, основанные на применении проверенных временем электродинамических принципов теории антенн, численных приемов решения прикладных задач электродинамики. Теоретические положения, развитые в работе, включая результаты электромагнитного моделирования, получены с использованием теории многополюсных электрических цепей диапазона СВЧ, метода наведенных электродвижущих сил (ЭДС) и верифицированы с результатами натурных экспериментов.

Научная новизна заключается в обобщении классической электродинамической теории однодиапазонных директорных антенн на двухдиапазонные директорные антенны, как с дипольным, так и с монопольным возбудителем, позволившем предложить методику

проектирования с единых позиций печатных директорных антенн вышеупомянутого класса.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработанная методика проектирования двухдиапазонных ДА с дипольным возбудителем позволяет рассчитывать начальный облик директорных антенн, работающих на двух существенно (до 40%) разнесенных частотах.

2. Разработанная методика проектирования одно- и двухдиапазонных ДА с монопольным возбудителем позволяет с высокой степенью точности определять величины размеров элементов антенн и расстояния между ними.

3. Разработанные двухдиапазонные директорные антенны с дипольным возбудителем, спроектированные согласно предложенной методике, характеризуются приемлемым согласованием с питающим фидером (КСВН<1,5), хорошей направленностью излучения и высокой линейностью его поляризации в пределах телесного угла главного максимума диаграммы направленности.

4. Разработанные двухдиапазонные директорные антенны с монопольным возбудителем, спроектированные согласно предложенной методике, имеют в 4 раза меньшую площадь подложки по сравнению с антеннами с дипольным возбудителем, при сохранении качества согласования с питающим фидером и высокой линейности излучения.

Практическая значимость результатов работы состоит в

следующем:

- Отработана методика проектирования с единых позиций двухдиапазонных ДА с дипольным и монопольным возбудителем.

- Выявлены особенности реализации печатных версий двухдиапазонных ДА с целью обеспечения требуемых

характеристик согласования и направленности, в том числе: двухдиапазонных ДА с симметричным питанием, ДА с несимметричным питанием коаксиальным кабелем, а также модифицированных двухдиапазонных ДА.

- Впервые произведен расчет и получены характеристики согласования и направленности печатной двухдиапазонной ДА с монопольным возбудителем.

- Часть предложенных в работе конструкторско-технологических решений защищена патентами РФ, что будет способствовать повышению конкурентоспособности отечественной продукции и ее продвижению на рынке товаров и услуг.

Полученные результаты используются в ряде текущих проектов и могут быть применены при разработке антенных устройств инфокоммуникационных систем с линейной поляризацией радиоволн при работе в многочастотном режиме.

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием классической электродинамической теорией излучения, а также корректностью исходных положений и математических преобразований при разработке алгоритмов проектирования начального облика директорных антенн и совпадением результатов электродинамического моделирования с известными частными случаями, опубликованными в предыдущих работах сотрудников факультета Радиотехники и электроники Новосибирского государственного технического университета, включая сопоставление данных, полученных расчетным и экспериментальным путем.

Апробация результатов работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- Научно-практической конференции молодых ученых "Progress Through Innovative Technologies - 2012" (Новосибирск, Россия, 5 апреля 2012г.);

- 11-ой международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП -2012 (Новосибирск, Россия, 2-4 октября 2012г.);

- 20-ой международной научной конференции студентов и молодых ученых "Современная техника и технологии" (Томск, Россия, 14-18 апреля 2014г.);

- 15-ой международная конференция молодых специалистов по микро/нанотехнологиям и электронным приборам "EDM - 2014" (Эрлагол, Россия, 30 июня - 4 июля 2014г.);

- 12-ой международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП -2014 (Новосибирск, Россия, 2-4 октября 2014г.);

- 15-ой международной научно-технической конференции "Проблемы техники и технологий телекоммуникаций" ПТиТТ -2014 (Казань, Россия, 18-21 ноября 2014г.).

Публикации

По основным результатам исследований, выполненных в диссертационной работе, опубликовано 18 печатных работ, из них: 6 научных статей (в журналах, включенных в перечень ВАК), 1 коллективная монография, 1 учебное пособие для студентов РЭФ всех форм обучения по направлениям 11.04.01 - Радиотехника и 11.04.02 - Телекоммуникации, 6 тезисов докладов (3 работы опубликованы в сборниках международных конференций, индексируемых базой данных SCOPUS), 3 госбюджетных отчета. Получено положительное решение № 2013123276/08(034326) от 25.03.2015 года о выдаче патента на изобретение.

Внедрение результатов работы

Результаты диссертационной работы были использованы в ООО «НПП Триада-ТВ» для реализации проектов перспективных изделий антенно-фидерных трактов приемо-передающей аппаратуры, включая системы цифрового телевидения, о чем свидетельствует акт об использовании результатов диссертационной работы. Также разработанные программы и методы используются в учебном процессе кафедры «Радиоприемных и радиопередающих устройств» Новосибирского государственного технического университета (НГТУ).

Личный вклад

Автором выполнено обобщение методики проектирования однодиапазонных директорных антенн на двухдиапазонные как с дипольным, так и с монопольным возбудителем. Также автором проведено моделирование и оптимизация характеристик разработанных антенн. Кроме того, автор принимал непосредственное участие в разработке конструкторско-технологической документации по созданию различных экспериментальных версий двухдиапазонных ДА, описанных в диссертационной работе, и провел всеобъемлющую их настройку и экспериментальные исследования.

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 163 машинописных страницах и состоит из введения, пяти глав, заключения, дополнения, списка сокращений и списка литературы. Иллюстративный материал представлен в виде 72 рисунков и 11 таблиц. Список литературы включает в себя 94 наименования.

В первой главе диссертационной работы рассмотрены известные на данный момент основные классические директорные антенны, а также двухдиапазонные, разработанные как отечественными, так и зарубежными исследователями. Все описанные двухдиапазонные ДА являются объемными

цилиндрическими и имеют довольно существенные габаритно-массовые показатели, что не в полной мере соответствует требованиям, предъявляемым к излучателям современных телекоммуникационных систем с линейной поляризацией радиоволн.

Среди недостатков существующих двухдиапазонных ДА можно также выделить низкое качество согласования антенны с питающим фидером, и, следовательно, возможность антенны работать в основном на прием сигнала с последующим его усилением в приемном блоке радиосистемы. Так, коэффициент стоячей волны отводящего фидера описываемых ДА

составляет порядка 2,5...3,5, притом, что необходимый при работе на передачу Кст.и фидера должен быть на уровне 1,3... 1,5.

Кроме того, диапазоны рабочих частот рассматриваемых ДА оказываются как правило смежными. Следовательно, необходимо проработать вопросы разработки двухдиапазонных директорных антенн, характеризующихся приемлемым качеством согласования в двух несмежных диапазонах частот.

В данном разделе рассматриваются также и печатные версии ДА с дипольными и монопольными возбудителями. Такие антенны характеризуются приемлемым качеством согласования с питающим фидером, хорошими направленными свойствами, а также малыми габаритно-массовыми показателями. Однако не все вопросы проработаны с достаточной полнотой и поэтому необходимо углубить и расширить круг вопросов, связанных с разработкой печатных версий двухдиапазонных директорных антенн с дипольным и монопольным возбудителем при одновременном сохранении высокого качества согласования и направленных свойств в двух несмежных диапазонах частот.

Во второй главе классическая теория ДА обобщена на двухдиапазонные антенны этого типа, что позволило предложить процедуру формирования стартового облика ДА. Под термином "стартовый облик"

понимается начальная компоновка излучающих элементов ДА, а также совокупность размеров и расстояний между ними, полученные путем решения системы электродинамических уравнений и нуждающиеся в дальнейшей оптимизации. Объяснены критерии оптимизации. На примере сравнения размеров элементов "стартового облика" антенн и размеров, полученных после завершения оптимизации, показана точность проектирования двухдиапазонных директорных антенн описанным методом.

Конкретизируются свойства многополюсных электрических цепей в диапазоне сверхвысоких частот, которые будут использованы в процессе проектирования двухдиапазонных ДА. Определен ряд особенностей, присущих таким антеннам. В частности, в ходе исследования были сделаны выводы относительно частотной характеристики входного импеданса двухдиапазонного дипольного возбудителя, образованного двумя параллельно соединенными и расположенными в непосредственной близости параллельными в пространстве низкочастотным и высокочастотным диполями. Такая частотная характеристика существенно отличается от характеристики уединенного диполя, как в области резонанса, так и до и после него. Был сделан вывод, что токи, наводимые от низкочастотного возбудителя на высокочастотных рефлекторе и директорах весьма малы, и вкладом этих токов в интенсивность низкочастотного излучения на основной поляризации можно пренебречь. Еще одной особенностью, которую следует учесть при конструировании двухдиапазонных директорных антенн, является наличие наводимых при работе директорной антенны в высокочастотном диапазоне /ы-Ль на низкочастотных рефлекторе и директоре «высокодиапазонных» токов проводимости, интенсивностью которых уже нельзя пренебречь по сравнению с токами, наводимыми в высокочастотном рефлекторе и высокочастотном директоре. Данная особенность обуславливает существенные трудности в построении математической части алгоритма анализа на основе метода наводимых электродвижущих сил,

поскольку этот метод развит исходя из синусоидального распределения токов проводимости по длине излучающих элементов, гарантировать которое в высокочастотном диапазоне /ы.../ш на низкочастотном рефлекторе и низкочастотном директоре вряд ли возможно.

С учетом всех вышеописанных особенностей были спроектированы двухдиапазонные директорные антенны с циллиндрическими проводниками, а также приведены характеристики их согласования и направленности.

В третьей главе диссертационной работы результаты анализа ДА с циллиндрическими проводниками обобщены на печатные версии двухдиапазонных ДА с учетом влияния диэлектрической подложки. При этом предлагаются процедуры формирования топологий трех типов печатных двухдиапазонных ДА с дипольным возбудителем, а именно: печатная двухдиапазонная ДА с симметричным питанием, печатная двухдиапазонная ДА с несимметричным питанием коаксиальным кабелем и печатная модифицированная двухдиапазонная ДА. Структура печатной ДА с симметричным питанием позволяет реализовать антенну одним фотошаблоном. Поскольку в состав такой ДА не входит симметрирующее устройство, она имеет меньший продольный размер по сравнению с двухдиапазонной ДА с несимметричным питанием коаксиальным кабелем. Печатная модернизированная двухдиапазонная ДА отличается наличием металлизированного отверстия (МО) для более удобного последующего включения в топологию её печатного рисунка коммутационных р-ьп-диодов, что упрощает решение вопросов изменения " частоты антенны непосредственно на объекте установки за счет реконфигурации базовой части печатной структуры.

По результатам моделирования получены графики входного коэффициента отражения, а также диаграммы направленности антенн.

Четвертая глава посвящена разработке печатных двухдиапазонных директорных антенны с монопольным возбудителем, которые отличаются

малыми габаритно-массовыми показателями по сравнению с дипольными аналогами. В связи с трудностями, возникающими при компоновке элементов на диэлектрической подложке, были разработаны два типа антенн.

Рассматриваются директорные антенны с разнесенными пассивными элементами, достоинством которой является большая разница в значениях рабочих частот (/¿1 = 1,69 ГГц и /0ь = 2,115 ГГц), что достигается благодаря несущественным, но оказывающим влияние на выбор рабочей частоты, различиям в размере высокочастотных и низкочастотных элементов, а также расстояний между ними. Увеличение разницы между рабочими частотами антенны приводит к возникновению основного недостатка антенн -большого количества элементов, необходимых для вытравливания на медной фольге, что увеличивает погрешность, возникающую в процессе их изготовления. В результате моделирования были получены и проанализированы характеристики согласования и направленности антенн.

Вторым типом директорных антенн, рассматриваемых в данной главе, являются антенны с "совмещенными" элементами. Термин "совмещенные" элементы означает использование одного печатного элемента топологии в качестве сразу двух (низкочастотного и высокочастотного) пассивных элементов. При таком подходе, топология двухдиапазонных директорных антенн с монопольным возбудителем сводится к топологии одночастотных директорных антенн с монопольным возбудителем с использованием некоторой модификации входящих в ее состав пассивных элементов. Несмотря на меньшую разницу между рабочими частотами таких антенн (/о\ = 1,765 ГГц и Уоь = 1,9 ГГц), что объясняется усредненными значениями величин размеров и расстояний между элементами, их достоинством является меньшее количество печатных проводников, формируемых за счет травления медной фольги с пробельных мест. В результате моделирования были получены характеристики согласования и направленности антенн.

В пятой главе приведены результаты экспериментального исследования опытных образцов модифицированных двухдиапазонных дипольных возбудителей с односторонней реализацией диполей, а также с двухсторонней реализацией половин диполей, использующиеся в качестве активного элемента двухдиапазонных директорных антенн. Также была реализована печатная двухдиапазонная директорная антенна с дипольным возбудителем, проведено ее экспериментальное исследование, заключающиеся в измерении ее входного коэффициента отражения. Реализована директорная антенна с монопольным возбудителем, являющаяся прототипом двухдиапазонной ДА с монопольным возбудителем с "совмещенными" пассивными элементами, опытный образец которой также был исследован экспериментальным путем. Проведено сравнение полученных характеристик согласования антенн с теоретическими зависимостями.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертационной работы.

1. ОБЗОР КЛАССИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ПЕЧАТНЫХ ДИРЕКТОРНЫХ АНТЕНН И СУЩЕСТВУЮЩИХ ДВУХДИАПАЗОННЫХ

1.1. Постановка задачи

В настоящее время активно разрабатываются и совершенствуются антенны, позволяющие охватывать различные диапазоны частот (двухдиапазонные, многодиапазонные, сверхширокополосные антенны [1, 2, 3]), в том числе директорные антенны. Большинство известных на сегодняшний день директорных антенн имеют лишь одну рабочую частоту, т.е. являются одночастотными. В случае использования нескольких разнесенных рабочих частот, возникает необходимость установки ряда вышеупомянутых директорных антенн, что увеличивает габариты радиотехнической системы в целом, а также способствует усилению влияния антенн друг на друга. В результате усложняется настройка антенн, а большее количество элементов системы затрудняет их компоновку на объекте установки.

Среди основных недостатков существующих двух/много диапазонных директорных антенн, можно выделить низкое качество согласования антенны с питающим фидером, а, следовательно, возможность антенны работать только на прием сигнала с последующим его усилением в приемном блоке системы. Так, Ксти отводящего фидера некоторых директорных антенн, нашедших применение в области телевещания, составляет порядка 2,5...3,5, притом, что необходимый при работе на передачу фидера должен быть на уровне 1,3... 1,5. Более того, диапазоны рабочих частот таких директорных антенн оказываются смежными. Следовательно, возникает вопрос о возможности разработки двухдиапазонной директорной антенны, характеризующейся приемлемым качеством согласования в двух несмежных диапазонах частот.

Известные на данный момент печатные версии директорных антенн с дипольным и монопольным возбудителями, характеризуются приемлемым качеством согласования с питающим фидером и обладают малыми габаритно-массовыми показателями. В связи с миниатюризацией радиоэлектронных компонентов возникает вопрос о возможности разработки печатных версий двухдиапазонных директорных антенн с дипольным и монопольным возбудителем с сохранением высокого качества согласования и направленных свойств в двух несмежных диапазонах частот.

1.2. Классические директорные антенны

Принцип формирования направленного излучения в директорных антеннах описан известным японским специалистом Хидэцугу Яги в его патенте [4]. Фактически это и есть директорная антенна, содержащая активный диполь-возбудитель 1, несколько пассивных директоров 5, 5', 5" и 5"', пассивный рефлектор, образованных рядом сплошных параллельных цилиндрических проводников 2, 3, 4, 3' и 4' малого, по сравнению с длиной волны излучаемых радиоволн, диаметра, расположенных на воображаемой поверхности, близкой к параболическому цилиндру (Рисунок 1.1). Средние точки возбудителя, директоров и всех проводников рефлектора лежат в одной секущей плоскости.

7 5'" ♦ 5я

5' 5

/

ч 41 Р.

з\

х>

/ 3

хз.

4 ""——-" 4 Z

Рисунок 1.1- Директорная антенна Хидэцугу Яги

Если с целью экономии использовать только один центральный проводник рефлектора, то все элементы антенны будут лежать в плоскости, ортогональной вышеупомянутой секущей плоскости, а средние точки каждого элемента будут лежать на пересечении этих плоскостей, представляющем собой прямую, которая и будет направлением максимального излучения, ориентированного в сторону директоров.

Исследованию конкретных применений предложенной Хидэцугу Яги антенны посвящено большое число работ. В частности, известны классические директорные антенны, описанные в работах [5, 6, 7]. Эти антенны содержат активный диполь (возбудитель), один рефлектор и несколько директоров (Рисунок 1.2).

0,5 к

Активный вибратор

0.34).

0,25 X

!

Рефлектор

0.34 л

Направление максимального излучения

Директоры

0,405 X

Рисунок 1.2 - Классическая директорная антенна

Рефлектор и ближайший к возбудителю директор, будучи параллельны друг другу, при правильной их настройке усиливают поток электромагнитной энергии в направлении директора. Термин "настройка"

включает в себя подбор длин рефлектора и директора, а также расстояний между ними и возбудителем. При этом средние точки возбудителя, директора и рефлектора лежат на прямой, ориентация которой является направлением наибольшей интенсивности излучения. Интенсивный поток энергии в указанном направлении создает благоприятные условия для возбуждения второго директора при надлежащей его настройке. Второй директор обеспечивает дополнительную концентрацию энергии в данном направлении, и тем самым создаются благоприятные условия для возбуждения последующих директоров. Конкретные величины расстояний и длин элементов директорной антенны определяются численными методами поиска оптимального решения соответствующей системы электродинамических уравнений, формируемых на основе метода наводимых электродвижущих сил при условии, что как рефлектор, так и все директоры являются пассивными, а активным (т.е. запитанным от генератора) является лишь диполь-возбудитель. В результате после компоновки рефлектора, возбудителя и директоров на несущей стреле с необходимыми расстояниями между ними, обеспечивается как хорошее согласование питающего фидера, так и достаточно узкая диаграмма направленности с максимумом в направлении директоров.

Похожие диссертационные работы по специальности «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», 05.12.07 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тарасенко, Наталья Валентиновна, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Седельников, Ю.Е. Антенные решетки для сверхширокополосных радиосредств / Ю.Е. Седельников, А.П. Овчаров // Радиотехника. - 2014. -№1. - С. 22-28.

2. Овчаров, А.П. Антенные решетки для сверхширокополосных радиосредств / А.П. Овчаров, Ю.Е. Седельников // Антенны. - 2013. - №11. -С. 29-36.

3. Балзовский, Е.В. Двухполяризационная сканирующая антенная решетка для регистрации сверхширокополосных электромагнитных импульсов / Е.В. Балзовский, Ю.И. Буянов, В.И. Кошелев, Э.С. Некрасов // Известия ВУЗов. Физика. - 2013. - Т. 56, №8/2. - С. 71 - 75.

4. Пат. США № 1745342, Н. Yagi / Directive-projecting system of electric waves, опубл. 28.01.1930.

5. Айзенберг, Г.З. Антенны УКВ / Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин. - М.: Связь, 1977. - 368 с.

6. Антенны и устройства СВЧ. Расчет и проектирование антенных решеток и их излучающих элементов / Под ред. Д.И. Воскресенского. - М.: Сов. радио, 1972. - 318 с.

7. Kraus J.D. Antennas. Me Graw - Hill, N. Y., Toronto, London. 1950, 553 p.

8. Марков, Г.Т. Антенны / Г.Т. Марков, Д.М. Сазонов. - М.: Энергия, 1975.-528 с.

9. Пат. РФ № 2129325, Беляцкий А.И, Писарев В.А, Сазонов Л.И. / Директорная антенна, опубл. 24.04.1999.

10. Дорохов, А.П. Расчет и конструирование антенно-фидерных устройств. - Харьков: Изд-во Харьковского университета, 1960. - 449 с.

11. Пат. ФРГ № 1809377, Kolbe Rudolf / Dipolantenne, опубл. 11.06.1970.

12. Пат. США № 4604628, R. Сох / Parasitic array with driven sleeve element, опубл. 05.08.1986.

13. Сканирующие многочастотные совмещенные антенные решетки / Под ред. Л.И. Пономарева. - М.: Радиотехника, 2009. - 328 с.

14. D.-H. Kwon, E.V. Balzovsky, Y.I. Buyanov, Y. Kim, V.I. Koshelev. Small Printed Combined Electric-Magnetic Type Ultrawideband Antenna With Directive Radiation Characteristics // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 56, No. 1, 2008, pp. 237 - 241.

15. N. Kaneda, W.R. Deal, Y. Qian, R. Waterhouse, T. Itoh. A BroadBand Planar Quasi-Yagi Antenna // IEEE Transaction on Antennas and Proragation, vol. 50, No. 8, 2002, pp. 1158 - 1160.

16. Weinmann F. Design, Optimization, and Validation of a Planar Nine-Element Quasi-Yagi Antenna Array for X-Band Applications // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 50, No. 1, 2008, pp. 141 - 148.

17. Kan H.K., Waterhouse R.B., Abbosh A.M., Bialkowski M.E. Simple Broadband Planar CPW-Fed Quasi-Yagi Antenna // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 6, 2007, pp. 18 - 20.

18. Alhalabi R.A., Rebeiz G.M. Differentially-Fed Millimeter-Wave Yagi-Uda Antennas with Folded Dipole Feed // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 58, No. 3, 2010, pp. 966 - 969.

19. Alhalabi R.A., Rebeiz G.M. High-Gain Yagi-Uda Antennas for Millimeter-Wave Switched-Beam Systems // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 57, No. 11, 2009, pp. 3672 - 3676.

20. Adams R.S., O'Neil В., Young J.L. Integration of a Microstrip Circulator with Planar Yagi Antennas of Several Directors // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 56, No. 11, 2008, pp. 3426 - 3432.

21. Algalabi R.A., Chiou Y-C., Rebeiz G.M. Self-Shielded High-Efficiency Yagi-Uda Antennas for 60 GHz Communications // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 59, No. 3, 2011, pp. 742 - 750.

22. Leong K.M.K.H., Qian Y., Itoh T. Surface Wave Enhanced Broadband planar Antenna for Wireless Applications // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 11, No. 2, 2001, pp. 62 - 64.

23. Deal W.R., Kaneda N., Sor J., Qian Y., Itoh T. A New Quasi-Yagi Antenna for Planar Active Antenna Arrays // IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques, vol. 48, No. 6, 2000, pp. 910 - 917.

24. Wu J., Zhao Z., Nie Z., Liu Q.-H. Bandwidth Enhancement of a Planar Printed Quasi-Yagi Antenna with Size Reduction // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 62, No. 1, 2014, pp. 463 - 467.

25. Abbosh A. Ultra-Wideband Quasi-Yagi Antenna Using Dual-Resonant Driver and Integrated Balun of Stepped Impedance Coupled Structure // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 61, No. 7, 2013, pp. 3885 -3888.

26. Wu J., Zhao Z., Nie Z., Liu Q.-H. Design of a Wideband Planar Quasi-Yagi Antenna Using Stepped Connection Structure // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 62, No. 6, 2014, pp. 3431 - 3435.

27. Qudrat-E-Maula M., Shafai L. Low-Cost, Microstrip-Fed Printed Dipole for Prime Focus Reflector Feed // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 60, No. 11, 2012, pp. 5228 - 5433.

28. Zheng G., Kishk A.A., Glisson A.W., Yakovlev A.B. Simplified Feed for Modified Printed Yagi Antenna // Electron. Lett., vol. 40, 2004, pp. 464 - 466.

29. Grajek P.R., Schoenlinner B., Rebeiz G.M. A 24-GHz High-gain Yagi-Uda Antenna Array // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 52, No. 5, 2004, pp. 1257 - 1261.

30. DeJean G.R., Tentzeris M.M. A New High-gain Microstrip Yagi Array Antenna with a High Front-to-back (F/B) Ratio for WLAN and Millimeter-wave Applications // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 55, No. 2, 2007, pp. 298 - 304.

31. DeJean G.R., Thai T.T., Nikolaou S., Tentzeris M.M. Design and Analysis of Microstrip bi-Yagi and quad-Yagi Antenna Arrays for WLAN Applications // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 6, 2007, pp. 244 - 248.

32. Yang X.-S., Wang B.-Z., Wu W., Xiao S. Yagi Patch Antenna with Dual-band and Pattern Reconfigurable Characteristics // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 6, 2007, pp. 168 - 171.

33. Bayraktar Z., Werner P.L., Werner D.H. The Design of Miniature Three-Element Stochastic Yagi-Uda Arrays Using Particle Swarm Optimization // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 5, 2006, pp. 22 - 26.

34. Пат. РФ № 2285984, Горбачев А.П., Ермаков Е.А. / Директорная антенна, опубл. 20. 10. 2006.

35. Пат. РФ № 2255393, Горбачев А.П., Чубарь Е.В. / Симметрирующее устройство, опубл. 27. 06. 2005.

36. Gorbachev А.Р., Egorov V.M. A Modified Planar Quasi-Yagi Antenna for Wireless Communication Aplication // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 8, 2009, pp. 1091 - 1093.

37. Gorbachev A.P., Egorov V.M. The Dipole Radiating Integrated Module: Experimental Results // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 55, No. 11, 2007, pp. 3085 - 3087.

38. Пат. РФ № 2351043, Горбачев А.П., Ермаков Е.А., Михайлов В.А. / Директорная антенна, опубл. 27. 03. 2009.

39. Пат. США № 6801168, Yeh Ming-Hau / Planar Double L-Shaped Antanna of Dual Frequency, опубл. 05. 10. 2004.

40. Пат. США № 7088299, Siegler Michael J, Sainati Robert / Multiband antenna structure, опубл. 02. 06. 2005.

41. Пат. США № 7432873, Brachat Patrice, Ratajczak Philippe / Multiband printed dipole antenna, опубл. 07. 02. 2008.

42. Cai Y., Guo Y.J., Qin P.Y., Weily A.R. Frequency Reconfigurable Quasi-Yagi Dipole Antenna // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 58, No. 8, 2010, pp. 2742 - 2747.

43. Chowdhury S.K. Impedance of Multielement Dipoles // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, September 1971, pp. 682 - 684.

44. Chen H.-D., Chen H.-T. A CPW-Fed Dual-Frequency Monopole Antenna // IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 52, No. 4, 2004, pp. 978-982.

45. Ding Y., Jiao Y.C., Fei P., Li В., Zhang Q.T. Design of a Multiband Quasi-Yagi-Type Antenna with CPW-to-CPS Transition // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 10, 2011, pp. 1120 - 1123.

46. Пат. РФ № 2432646, Горбачев А.П., Евдокимов Т.А., Хлопина А.Г. / Двухдиапазонная печатная дипольная антенна, опубл. 27. 10.2011.

47. Атабеков, Г.И. Основы теории цепей. - СПб.: Лань, 2009. - 432 с.

48. Пат. РФ, Горбачев А.П., Смирнов С.С., Тарасенко Н.В. Двухдиапазонная директорная антенна // заявка №2013123276/08 (034326) от 21.05.2013.

49. Balanis С.А. Antenna Theory-Analysis and Design. John Wiley & Sons, 2005, 1118 p.

50. Жук, M.C. Проектирование антенно-фидерных устройств / M.C. Жук, Ю.Б. Молочков. - М.: Л.: Энергия, 1966. - 648 с.

51. Лавров, Г.А. Взаимное влияние линейных вибраторных антенн. М.: Связь, 1975.- 128 с.

52. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток / Д.И. Воскресенский, В.И. Степаненко, B.C. Филиппов и др. Под ред. Д.И. Воскресенского. Изд. 3-е, доп. и перераб. - М.: Радиотехника, 2003. - 632 с.

53. Устройства СВЧ и антенны / Под ред. Д.И. Воскресенского. Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: Радиотехника, 2006. - 376 с.

54. Модель, A.M. Анализ антенн типа волновой канал // Радиотехника. 1954. Т. 9. № 1, С. 55 - 62.

55. Balanis С.A. Modern antenna handbook. Danvers, MA. Wiley. 2008

56. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток / Под ред. Воскресенского Д.И.. М.: Радиотехника. 2012. -744 с.

57. Ronold W. P. King. The Theory of Linear Antennas / Harvard University press, 1956.

58. Надененко, С.И. Антенны. M.: Связьиздат. 1959. - 548 с.

59. Balanis С.А. Advanced Engineering Electromagnetics / Danvers, MA. Wiley, 2012.

60. Горбачев, А.П. Компактные и двухчастотные директорные антенны / А.П. Горбачев, Н.В. Тарасенко // LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013,- 146c.

61. Ерохин, Г.А. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн/ Г.А. Ерохин, О.В. Чернышов, Н.Д. Козырев, В.Г. Кочержевский. Под ред. Г.А. Ерохина. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 491 с.

62. Неганов, В.А. Теория и применение устройств СВЧ: Учебн. пособие для вузов / В.А. Неганов, Г.П. Яровой. - М.: Радио и связь, 2006. -720 с.

63. Butler С.М. The Equivalent Radius of a Narrow Conducting Strip // IEEE Transaction on antennas and propagation, Vol. 30, No. 4, 1982. 755 - 758 pp.

64. Горбачев, А.П. Печатные двухдиапазонные директорные антенны / А.П. Горбачев, Н.В. Тарасенко // Радиотехника, 2014, №12. С. 35 - 40.

65. Антенны и устройства СВЧ (Проектирование фазированных антенных решеток): Учебн. пособие для вузов. Д.И. Воскресенский, Р.А. Грановская, Н.С. Давыдова и др. / Под ред. Д.И. Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1981.-432 с.

66. Электродинамический расчет характеристик полосковых антенн / Б.А. Панченко, С.Т. Князев и др. - М.: Радио и связь, 2002. - 256 с.

67. A. Abbosh. Accurate Effective Permittivity Calculation of Printed Center-Fed Dipoles and Its Application to Quasi Yagi-Uda Antennas // IEEE Transactions on antennas and propagation, Vol. 61, No. 4, 2013. 2297 - 2300 pp.

68. Carson J.R. A Generalization of the Reciprocal Theorem / Bell System Technical Journal. - 1924. - V.3. - №7. - P. 393 - 39.

69. Гринев, А.Ю. Численные методы решения прикладных задач электродинамики. - М.: Радиотехника, 2012.

70. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация, пер. с англ. - М.: Мир, 1985.

71. Горбачев, А.П. Печатная кругополяризованная антенна диапазона 2,4 - 2,7 ГГц / А.П. Горбачев, Т.В. Мичурина, Н.В. Тарасенко, Ю.О. Филимонова// Радиопромышленность. Вып. 1, 2012. С. 28 - 39.

72. Горбачев, А.П. Печатные дипольные излучающие модули для многолучевых и двухчастотных антенных решеток / А.П. Горбачев, Т.В. Мичурина, Н.В. Тарасенко // Вопросы радиоэлектроники, сер. PJIT. Вып. 2, 2014. С. 107-111.

73. Горбачев, А.П. Усовершенствование дипольных излучателей и печатных ФАР/ А.П. Горбачев, Т.В. Мичурина, Н.В. Тарасенко, Ю.О. Филимонова // Отчет по госбюджетной НИР N Г.Р. 01201177759, Инв. N 02201256257, от 29. 03. 2012

74. Горбачев, А.П. Исследование печатных директорных антенн с новым типом возбудителя / А.П. Горбачев, Е.В. Чубарь // Радиотехника. 2010. №2.

75. Alan J. Fenn. Adaptive Antennas and Phased Arrays for Radar and Communications / Massachusetts Institute of Technology, Lincoln Laboratory, 2008.

76. Проектирование радиопередатчиков / Под ред. В.В. Шохгильдяна. -М.: Радио и связь, 2003.

77. Иларионов, Ю.А. Устройства СВЧ и КВЧ диапазонов. Методы расчета. Алгоритмы. Технологии изготовления / Ю.А. Иларионов, A.C. Раевский, С.Б. Раевский, А.Ю. Седаков. -М.: Радиотехника. 2013.

78. Климачёв, И.И. СВЧ ГИС. Основы технологии и конструирования / И.И. Климачёв, В.А. Иовдальский. - М.: Техносфера, 2006. - 352 с.

79. Горбачев, А.П. Двухдиапазонные печатные дипольные антенны для мобильных систем / А.П. Горбачев, С.Ю. Железко, Н.В. Тарасенко // Электросвязь, №1, 2015. С. 45 - 46.

80. Тарасенко, Н.В. The Modified Dual-Band Printed Quasi-Yagi Antenna // Сборник докладов XX Международной юбилейной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Современная техника и технологии" СТТ - 2014, Томск, 14-18 апреля 2014г.: В 3 т. Т. 1. - Изд-во Томского политехнического университета, 2014. С. 167- 168.

81. Бушминский, ИП , Морозов Г.В. Технологическое проектирование микросхем СВЧ. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 356 с.

82. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры / К.И. Билибин, А.И. Власов, JI.B. Журавлева и др. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 568 с.

83. Тонкопленочные элементы в микроэлектронике: основы проектирования и изготовления / Под ред. А.Ю. Седакова. - М.: Радиотехника, 2011. - 168с.

84. Тарасенко, Н.В. Печатная директорная двухдиапазонная антенна новой структуры. - Научный вестник НГТУ, т. 56, № 3, 2014. С. 189 - 198.

85. Джуринский, К.Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. - М.: Техносфера, 2006. - 216 с.

86. Горбачев, А.П. The Modified Dual-Frequency Quasi-Yagi Antenna / А.П. Горбачев, H.B. Тарасенко // Материалы 15-ой международной конференции молодых специалистов по микро/нанотехнологиям и электронным приборам "EDM - 2014", Эрлагол, 30 июня - 4 июля 2014г.: Изд-во Новосибирского государственного технического университета, 2014. С.161 - 163.

87. Горбачев, А.П. Исследование вопросов построения элементов и узлов активных фазированных антенных решеток / А.П. Горбачев, Т.В. Мичурина, Н.В. Тарасенко // Отчет по госбюджетной НИР N Г.Р. 01201177759, Инв. N 02201450498, от 15. 01. 2014.

88. Горбачев, А.П. Печатные директорные антенны с монопольным возбудителем / А.П. Горбачев, Н.В. Тарасенко // Антенны. - 2012. - №7. - С. 55-59.

89. Тарасенко, Н.В. The Optimization of Monopole Quasi-Yagi Antenna // Материалы научно-практической конференции молодых ученых "Progress Through Innovative Technologies - 2012". Новосибирск, 5 апреля 2012 г.: Изд-во Новосибирского государственного технического университета, 2012. С 108- 109.

90. Горбачев, А.П. Улучшение характеристик директорных антенн с монопольным возбудителем / А.П. Горбачев, Н.В. Тарасенко // Материалы XI международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП - 2012, Новосибирск, 2-4 октября 2012г.: В 7 т. Т. 1. - Изд-во Новосибирского государственного технического университета, 2012. С. 119 — 122.

91. Тарасенко, Н.В. Изучение согласования двухдиапазонной директорной антенны с монопольным возбудителем // Материалы XII

международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП - 2014, Новосибирск, 2-4 октября 2014г.: В 7 т. Т. 1. - Изд-во Новосибирского государственного технического университета, 2014.

92. Горбачев, А.П. Печатная двухдиапазонная директорная антенна с монопольным возбудителем / А.П. Горбачев, Н.В. Тарасенко // Материалы 15-ой международной научно-технической конференции "Проблемы техники и технологий телекоммуникаций" ПТиТТ 2014, Казань, 18-21 ноября.

93. Хрусталев В.А. Отчет о научно-исследовательской работе по проекту №629 "Теория построения и практическая реализация широкополосных микроволновых устройств, предназначенных для использования в измерительном оборудовании цифровых систем телевидения, связи и телекоммуникаци, включая вычислительные системы" государственной работы "Проведение научно-исследовательских работ (фундаментальных научных исследований, прикладных научных исследований и экспериментальных разработок)" в рамках базовой части государственного задания / В.А. Хрусталев, П.Г. Богомолов, А.П. Горбачев и др. //№ГР 115011660082 от 23 января 2015г.

94. Data Sheet and Technical Specifications, N5241A/42A/49A 2-Port and 4-Port PNA-X Network Analyzers [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.keysight.com/en/pd-1654274-pn-N5241A/, свободный (дата обращения 10. 02.2015).

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.