Надширокосмуговий комбінований вібраторно-щілинний випромінювач типу Клевіна
Анотація
Актуальність. Надширокосмуговий зв’язок є перспективним способом передавання інформації, який використовує короткі електромагнітні імпульси. Він має великий потенціал завдяки більшій, порівняно з іншими способами передавання інформації, пропускній здатності. Це дозволяє створювати надшвидкі бездротові комунікаційні мережі. Але реалізація надширокосмугового зв’язку потребує використання компактних та ефективних імпульсних випромінювачів.
Мета роботи. Створити компактну імпульсну комбіновану антену електричного та магнітного типу, надширокосмуговий аналог випромінювача Клевіна, в якому необхідні характеристики забезпечуються сильною взаємодією його складових частин. Також необхідно проаналізувати напрямлені, частотні та часові характеристики такого випромінювача.
Методи. Використовується числовий метод кінцевих різниць у часовому просторі (FDTD) для остаточного розрахунку та оптимізації випромінювача. Початкова конструкція розрахована у вузькому діапазоні частот методом електро- та магніторушійних сил.
Результати. Проведена багатопараметрична оптимізація антени з метою знаходження оптимальної взаємодії між електричним та магнітним випромінювачем при одночасному забезпеченні потрібних напрямлених та частотних характеристик. Отримані діаграми напрямленості в H і E площинах для низки частот, побудовані часові залежності випроміненого поля в цих площинах.
Висновки. Аналог випромінювача Клевіна може концентрувати енергію випромінювання в заданому напрямку та забезпечувати широкий діапазон робочих частот, що досягає в даній реалізації антени 1 ГГц. Треба відмітити компактність даної структури та наявність низки геометричних параметрів, зміна яких може дозволити покращити часові параметри випромінюваного поля. Надширокосмугова комбінована вібраторно-щілинна структура має декілька напрямків для подальшої оптимізації часових, частотних і напрямлених характеристик відповідно до вимог конкретних застосувань.
Завантаження
Посилання
Pous M, Silva F. Prediction of the impact of transient disturbances in real-time digital wireless communication system. IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine. 2014;3(3):76-82.
Kebel R, Stadtler T, Rouquette J-A, Flourens F, Avenet A, Rouvrais N. Numeric Lightning Protection Prediction for Wires in an Aircraft Wing Raceway. IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine. 2016; 5(4):71-79.
Vogel MH. Impact of lightning and high-intensity radiated fields on cables in aircraft. IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine. 2014; 3(2):56- 61.
Grcev LD, Menter FE. Transient electromagnetic fields near large earthing systems. IEEE Trans. on Magnetics. 1996; 32(3):1525-1528.
Tanaka H, Baba Y, Barbosa CF. Effect of shield wires on the lightning-induced currents on buried cables. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2016; 58(3):738-746.
Rachidi F, Janischewskyj W, Hussein AM, Nucci CA, Guerrieri S, Kordi B, Chang Jen-Shih. Current and electromagnetic field associated with lightning-return strokes to tall towers. IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility. 2001; 43(3):356-367.
Harmuth H. Nonsinusoidal Waves for Radar and Radio Communications. Academic Press, New York; 1981.
Schantz HG. The art and science of ultrawideband antennas. Artech House, London; 2005.
Penkin YuM, Semenikhin VA, Yatsuk LP. Investigation of the internal and external characteristics of radiators such as a Clavin radiator. Radio Eng. 1987; 83:3-10. (in Russian)
Tijhuis AG, Zhongqiu P. Transient excitation of a strait thin-wire segment: a new look at an old Problem. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1992; 40(10):1132-1146.
Barnes MA. Ultra-wideband magnetic antenna. US patent 6,091,374, 2000 Jul. 18; 16 p.
