Імпульсна антена на основі неоднорідної конічної лінії

  • M. N. Legenkiy Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0002-5945-4002
  • V. S. Khrychov Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0002-1033-1714
Ключові слова: FDTD, N2F, біконічна антена, дисперсія, частота відсічки, стояча хвиля, дипольна мода

Анотація

Актуальність. Наразі для створення сучасних електронних систем важливою є задача проектування малих антен, що ефективно працюють в широкому діапазоні частот. Такі антени зайдуть низку корисних застосувань як у сучасній телекомунікаційних так і у радарних системах різного призначення. Відомо, що частота відсічки залежить від розміру антени, тому задача мініатюризації антени може розглядатися наступним чином: для заданого розміру антени слід створити таку конструкцію, для якою частота відсічки буде найменшою.

Мета роботи. Мета роботи полягає в тому, щоб запропонувати конструкцію біконічної антени, яка забезпечить ефективне випромінювання електромагнітної хвилі на низьких частотах та провести аналіз залежності випромінюваної потужності від довжини хвилі для різних конфігурацій антени: біконічної звичайної та оптимізованої для ефективного випромінювання хвиль на низьких частотах.

Матеріали та методи. У роботі досліджується модифікація біконічної антени, що представляє собою нерегулярну конічну лінію із діелектричним заповненням. В якості методу розрахунку випромінювання в ближній зоні антени використаний метод скінчених різниць у часовій області у сферичній системі координат (spherical FDTD) адаптований для аксіально-симетричного випадку. Для обчислення полів в дальній зоні використано перехід із ближньої зони до дальньої зони (Near to Far Transformation N2F) у частотній області.

Результати. Розглянуто випромінювання біконічної антени в імпульсному режимі. Досліджено звичайну конструкцію біконічної антени та іншу її конструкцію (біконічна антена «ємнісного типу»). Досліджена потужність, що випромінюється антеною на різних частотах. Проаналізовано випромінювання антени на низьких і на високих частотах.

Висновки. Показано, що в антені «ємнісного типу» відбувається зниження критичної частоти мод і більш ефективне їх перетворення в дипольну моду вільного простору. Біконічна антена «ємнісного типу» ефективно випромінює електромагнітну енергію на низьких частотах і може бути використана для створення малих антен.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

M. N. Legenkiy, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

м. Свободи 4, Харків, 61022, Україна

V. S. Khrychov, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

м. Свободи 4, Харків, 61022, Україна

Посилання

Shantz H. The art and science of ultrawideband antennas. Boston: Artech House; 2005. 331 p.

Legenkiy MN, Butrym AYu, Sharkova MS. About possibility to create a small antenna based on inhomogeneous biconical line. Proc. of the conference MSMW2013. 2013. P. 470-472.

Kochetov BA, Butrym AYu. Axially symmetric transient electromagnetic fields in a radially inhomogeneous transmission line. Progress in Electromagnetic Research B. 2013;48:375-394.

Kim OS, Breinbjerg O. Miniaturized self-resonant split-ring resonator antenna. Electronics Letters. 2009;45(4):196-197.

Mongia RK, Bhartia P. Dielectric resonator antennas – A review and general design relations for resonant frequency and bandwidth. International Journal of Microwave and Millimeter-Wave Computer-Aided Engineering; 1994;4(3):230-247.

Galejs J. Capacitor type biconical antenna. Radio Science Journal of Research NBS/USNC - URSI. 1964;68D(2):166-172.

Franek O, Pedersen GF, Andersen JB. Numerical modeling of a spherical array of monopoles using FDTD method. IEEE Transactions on Antennas and Propagations. 2006;54(7):1952-1963.

Taflove A, Hagness S. Computational electrodynamics: the finite-difference time-domain method. Boston: Artech House; 2005. 1025 p.

Teixeira FL, Chew WS. Systematic derivation of anisotropic PML absorbing media in cylindrical and spherical coordinate. Microwave and Guided Wave Letters. 1997;7(11):371-373.

Опубліковано
2019-12-24
Цитовано
0 статей