Квазі-фрактальна аксіально-симетрична структура, яка збуджується відрізком копланарної лінії

Анотація

Актуальність. Розвиток телекомунікаційних технологій і глобальний процес впровадження бездротових систем вимагає використання нових типів антенних систем. Особливий інтерес представляють мініатюрні та прості у виготовленні антени. Мікросмужкові антени (МСА) є найбільш перспективними в цьому сенсі, оскільки вони при своїй малогабаритності та невеликій вазі можуть працювати в багаточастотному режимі, мають високу ступінь інтеграції з іншими мікросмужковими схемами, бути випромінюючими елементами фазованих антенних решіток (ФАР).

Мета роботи. Метою роботи є моделювання електродинамічних параметрів складнокомпозіційної квази-фрактальної випромінюючої структури на основі мікросмужкового монополя. Оптимізація параметрів збуджуючого елемента у вигляді відрізка неекранованого копланарного хвилеводу.

Матеріали та методи. Складнокомпозиційна квазі-фрактальна структура на основі мікросмужкового монополя включає в себе діелектричну підкладку, мікросмужковий монополь з квазі-фрактальною апертурою, відрізок неекранованого копланарного хвилеводу. Основою аналізу є метод кінцевих елементів із залученням методу інтегральних рівнянь для обліку поведінки електромагнітних полів на нескінченності.

Результати. В рамках чисельного експерименту здійснено розрахунок спектральних характеристик антени. Здійснено порівняльний аналіз спектральних характеристик канонічного дискового мікросмужкового резонатора, що збуджується відрізком мікросмужкової лінії, і канонічного резонатора, що збуджується відрізком копланарної лінії зі спектром власних коливань квазі-фрактальної антени, яка збуджується відрізком копланарного хвилеводу. Досліджено вплив значення діелектричної проникності підкладки на частотні й енергетичні характеристики випромінюючої структури. Показано, що варіація значень діелектричної проникності призводить до помітних змін в частотній характеристиці лише в високочастотній смузі. При цьому збільшення значень діелектричної проникності призводить до зрушення мінімумів частотної характеристики в більш низькочастотну область розглядаємого діапазону. Встановлено, що випромінююча структура є двудіапазонною, причому ширина робочих смуг частот виявилася різною. Ширина низькочастотної смуги за рівнем дБ становить , а ширина високочастотної смуги становить . Проведено чисельне моделювання енергетичних характеристик у вигляді діаграм спрямованості в кутомісцевій площині при фіксованому азимутальному куті на різних частотах. Вказані можливі методи корекції параметрів випромінюючої структури з метою поліпшення енергетичних характеристик й узгодження із зовнішніми ланцюгами.

Висновки. В ході чисельного експерименту встановлено, що запропонована складнокомпозиційна квазі-фрактальна випромінююча структура на основі мікросмужкового монополя може забезпечувати ефективне випромінювання з прийнятним рівнем паразитних втрат. При цьому структура може забезпечувати прийнятний рівень узгодження із зовнішніми ланцюгами в досить широкій смузі. Показана можливість формування випромінюваних полів із заданими характеристиками в двох робочих смугах.