Імпульсна антена на основі неоднорідної конічної лінії
DOI:
https://doi.org/10.26565/2311-0872-2019-31-06Ключові слова:
FDTD, N2F, біконічна антена, дисперсія, частота відсічки, стояча хвиля, дипольна модаАнотація
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.
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.
