Вплив апертури випроміючої смужкової структури на електродинамічні характеристики ПАТЧ антени
Анотація
У статті представлено результати чисельного моделювання електродинамічних характеристик патч-антени типу Вівальді на основі кільцевого дискового резонатора. Моделювання здійснено з використанням моделі напіввідкритого резонатора методом кінцевих елементів (МКЕ), реалізованого в пакеті ANSOFT HFSS. Збудження антени здійснювалося за допомогою відрізка копланарної лінії. Елементи антени розміщувалися над заземленою площиною. Досліджено вплив конструктивних параметрів і функції, що визначає кривизну щілинної неоднорідності, яка експоненціально розширюється, на частотні, енергетичні та поляризаційні характеристики. Встановлено, що за певного вибору варіативних параметрів таку антену вдається узгодити із зовнішніми ланцюгами в діапазоні від 7.03 ГГц до 20 ГГц з рівнем значень КСВН, що не перевищують величину 1.92. В амплітудно-частотної характеристиці спостерігаються досить широкі частотні смуги з практично ідеальним узгодженням. Вибір типу елемента збудження у вигляді відрізка копланарної лінії дозволив виключити додаткові елементи, притаманні антенам типу Вівальді, а саме, відрізок допоміжної смужкової лінії та симетруючий резонатор. Такого роду антена дозволяє формувати діаграми спрямованості різної форми від однопелюсткової до косеканс квадратної. При цьому в деяких інтервалах кутів спостереження поля, що формуються, виявляються еліптично поляризованими з коефіцієнтом еліптичності близьким до одиниці. Сукупність отриманих результатів дозволяє прогнозувати використання такого роду антен для роботи з широкосмуговими сигналами.
Завантаження
Посилання
K.-L. Wong, Compact and Broadband Microstrip Antennas, (John Wiley & Sons, 2002). https://doi.org/10.1002/0471221112
G. Kumar, and K.P. Ray, Broadband microstrip antennas, (Artech House, 2003). http://read.pudn.com/downloads150/ebook/652719/Broadband%20microstrip%20antennas.pdf
J. Liu, Q. Xue, H. Wong, H.W. Lai, and Y. Long, “Design and analysis of a low-profile and broadband microstrip monopolar patch antenna,” IEEE Trans. Antennas Propag., 61, 11-18, (2013). https://doi.org/10.1109/TAP.2012.2214996
Z. Wang, L. Juhua, and L. Yunliang, “A simple wide-bandwidth and high-gain microstrip patch antenna with both sides shorted,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Lett. 18.6, 1144-1148, (2019). https://doi.org/10.1109/LAWP.2019.2911045
F. Xue, H. Wang, Y. Wang, and L. Zhang, “Broadband and high efficiency single-layer reflectarray using circular ring attached two sets of phase-delay lines,” PIER M. 66, 193-202, (2018). https://doi.org/10.2528/PIERM18010916
Nasimuddin, Z.N. Chen, and X. Qing, “Slotted microstrip antennas for circular polarization with compact size,” IEEE Antennas and Propag. Magazine, 55, 127-134, (2013). https://doi.org/10.1109/MAP.2013.6529322
E.S. Angelopoulos, A.Z. Anastopoulos, D.I. Kaklamani, A.A. Alexandridis, F. Lazarakis, and K. Dangakis, “Circular and Elliptical CPW-Fed Slot and Microstrip-Fed Antennas for Ultra-wideband Applications,” IEEE Antennas and Wireless Propag. Lett., 5, 294-297, (2006). https://doi.org/10.1109/LAWP.2006.878882
D.V. Maiboroda, and S.A. Pogarsky, “On the choice of optimal topology of a reflecting module based upon the circular microstrip structure,” Telecom. and Radio Eng. 73(19), 1713-1726 (2014). https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v73.i19.20
Y.-J. Ren, and K. Chang, “An Annual Ring Antenna for UWB Communications”, IEEE Antennas and Wireless Propag. Lett. 5, 274 276, (2006). http://dx.doi.org/10.1109/LAWP.2006.875897
Z. Niang, and X.M. Qing, “Research and development of planar UWB antennas”, IEEE APMC 2005 Proceedings, (2005). https://doi.org/10.1109/APMC.2005.1606190
F. Geran, G. Dashzadeh, M. Fardis, N. Hojjat, and A. Ahmadi, “Rectangular slot with a novel triangle ring microstrip feed for UWB applications,” J. of Electromagnetic Waves and Appl. 21(3), 387–396 (2007). http://dx.doi.org/10.1163/156939307779367341
S.A. Pogarsky, L.M. Lytvynenko, D.V. Mayboroda, and A.V. Poznyakov, “Influence of excitation method on the integral characteristics of circular patch monopole antennas,” Telecommunications and Radio Eng. 77(17), 1485-1495 (2018). https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng. v77.i17.10
G. Kumar, and K.P. Ray, Broadband microstrip antennas, (Artech House Inc. Boston, London, 2003).
S.A. Pogarsky, and D.V. Mayboroda, UA Patent No. 151703, (31 August, 2022).
S. Lin, “Development of a novel UWB Vivaldi antenna array using SIW technology,” Progress in Electr. Res. 90, 369-384 (2009). http://dx.doi.org/10.2528/PIER09020503
J. Shan, A. Xu, and J. Lin, “A Parametric Study of Microstrip-Fed Vivaldi Antenna”, in: Proc. of 2017 3rd IEEE Intern. Conf. on computer and Communications (ICCC), (2017), pp. 1099–1103. https://doi.org/10.1109/compcomm.2017.8322713
Ansoft HFSS /ANSYS Academic Research HF (5 tasks): 1 task(s) Permanent with TECS expiring 01-May-2020 Customer #1076710.
Авторське право (c) 2023 Сергій О. Погарський, Дмитро В. Майборода, Сергій М. Михалюк
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
