Лобкова л М, Редін М І, Мельник А А Стоєв Ю В Севастопольський національний технічний університет м Севастополь, 99053, Україна тел: (80652) 235233, e-mail: maxredin @ gmailcom, max_redin@landru

1 прийняті наступні значення кута Θ: центральне положення променя відповідає 0 = 90 °, напрямки у бік країв рефлектора 0 = 180 °, 0 = 0 °, на промінь ДН

Рис 2 Діаграма спрямованості для різних варіантів взаиморасположения опромінюючої системи і рефлектора

Fig 2 Radiation pattern for different cases of reflector and radiating antenna array location

Анотація – Представлені результати теоретичного та експериментального дослідження впливу зміщення опромінювача на ДН Визначено межі сканування променем антени Видано рекомендації до проектування скануючих сферичних антен

I                                      Введення

Для побудови антен з керованою діаграмою спрямованості (ДН) доцільно використовувати сферичне дзеркало в поєднанні з конічним спіральним облучателем Це забезпечує можливість широкоугольного сканування в досить широкій смузі частот У доповіді розглянуто питання вибору положення опромінювача та впливу його зміщення вздовж фокальної осі на ДН антени

II                              Основна частина

На рис 1 представлена ​​схема побудови скануючої сферичної антени 1 радіуса R, описуваної радіус-вектором р, з облучателем у вигляді

конічної спіралі КС 2 над екраном 4 Точка харчування КС лежить на поверхні 6 радіуса про2

ходить через точку О .

Рис 1 Загальний випадок взаємного розташування сферичного дзеркала і конічного спірального опромінювача

Fig 1 General case of spherical reflector and spiral irradiator location

Згідно рис1, опромінювач (показаний не в масштабі), знаходиться в режимі сканування на кут а при додатковому зміщенні його вздовж фокальної осі в бік дзеркала «+ Δ» Для розрахунку ДН на рис

Як відомо [1], опромінення частини дзеркала, яка вже не апроксимується параболою, буде приводити до зростання фазових помилок і рівня бічного випромінювання (уби) Тому необхідно використовувати опромінювач з шириною ДН, близької до кутовим розмірам ефективно випромінюючої майданчики, оціненої в [2] і приблизно рівний 50 ° (з центру сфери) Такому умові при збереженні заданих частотних і поляризаційних властивостей задовольняє 4-х елементна синфазна антенна решітка, виконана з однозаходний КС 2 (див рис1) над екраном 4, орієнтованих своєю віссю по радіусу R дзеркала 1, з наступними геометричними параметрами: повний кут при вершині конуса Ψο = 16 °, початковий радіус спіралі Го = 95 мм, кількість витків 4, кроком спіралі за твірною d = 15MM Так ширина діаграми спрямованості для такої решітки по рівню 0,707 становить ΔΕθο, 7 = 47 ° ΔΕφο, 7 = 52 ° У такій решітці все 4 елементи сонаправлени, рознесені на λ / 2 між собою, утворюючи квадрат, і синфазно збуджені

Всі розрахунки ДН проводилися з використанням математичної моделі поля випромінювання сферичної антени, наведеної в [3] та поданні струму по провіднику спіралі хвилею, що біжить Чисельне моделювання характеристик випромінювання антеною системи проводилося в середовищі MathCAD 11 Дослідження для сферичного дзеркала радіусом РСФ = 1,05 м проводилося на фіксованій частоті 4 ГГц Отримані результати зведені в табл 1

Представлені залежності на рис 2 а-г – діаграми спрямованості сферичної антени при опроміненні її 4-х елементної антеною гратами в площині XOZ (φ = 0) для двох ортогональних компонент поля Її, Εφ На рис 2 для наочності дрібним пунктирним маркером відзначений рівень-ЗдБ, а також для зручності оцінки уби проведено порогове значення уби для Εφ-29дБ На всіх залишилися графіках рис 2 цей рівень для порівняння збережений

Табл 1 Параметри поля випромінювання сферичної антени

Table 1 Parameters of spherical antenna radiation field

Варіант на рис2

Уби далеких, дБ

Уби

ближніх,

дБ

ш

7

CD

ш

■ г

CD

a

Її

-30

6,5°

9,2°

0,8

Е,

-28

6,6°

10,4°

б

Її

-36

6,6°

0,86

Еф

-32

4,2°

5,8°

в

Її

-26

-25

6,6°

9,6°

0,8

Е,

-26

-27,3

4,8°

11°

г

Її

-30,5

-26

Про

00

CD

0,85

Еф

-30,5

-26

4,4°

III                                    Висновок

Зсув опромінювача Δ зменшує УБЛ, звужує головний пелюсток, збільшує сектор сканування, підвищує КЕ Рекомендоване оптимальне зміщення Δ = 0,75 λ при куті сканування до а = ± 50 °

У доповіді будуть наведені результати натурних вимірювань Робота виконана в рамках г / б НДР «Персей»

[1] Бахрах Л Д, Галімов Г К Дзеркальні скануючі антени: Теорія і методи – М: Наука, 1981

[2] Лобкова Я М, Редін М І, Троїцький А В Аналіз характеристик випромінювання двопроменевий сферичної дзеркальної антени / / Електроніка і звязок, 2005 – № 27 – С 84-89

[3] Лобкова Л М, Редін М І, Троїцький А В Моделювання поля випромінювання в ближній зоні конформной антеною решітки / / Вісник СевГТУ Інформатика, електроніка, звязок: Збірник наукових праць – Севастополь,

2004 – Вип 60 – С 100-105

CONTROLLING RADIATION PATTERN OF SPHERICAL ANTENNA

Lobkova L М, Redin MI, Melnik AA, StoevYu V

Sevastopol National Technical University Sevastopol, 99053, Ukraine Ph: (80652) 235233, e-mall: maxredln@gmallcom

Abstract — Presented in this paper are the results of theoretical and experimental research of irradiation shift influence on radiation pattern Scanning limits of antenna beam are determined Some recommendations for scanning spherical antennas design are given

I                                         Introduction

Nowadays, the parabolic scanning antenna system design is popular however it is not an easy because of some constricting problems The use of spherical reflector for wide angle scanning makes it possible to simplify antenna system design For this case it is necessary to estimate potential scanning limits and irradiator shift Δ influence on radiation pattern

II                                        Main Part

The design of scanning spherical antenna 1 with radius R, conical spiral irradiator 2 (CSI) above metal shield is presented in Fig1 Feeding point lies on the spherical surface with radius

– + Л · The CSI is in the scanning mode within the angle a with

radial shift A along the focal axis towards reflector

The main results of theoretical investigation are presented in the Table 1 The calculated radiation patterns of scanning spherical-reflector antenna with radiating antenna array are shown in Fig 2 The radiating array radial shift along focal axis Δ=075λ (towards reflector) gives positive results in radiation But the radiator shift Δ=-075λ (backward reflector) results in pattern widening, gain lowering, side lobes level heightening, in other words defocusing

While analyzing scanning limits of antenna beam, the following results have been found Scanning within angle sector a=90° gives the main lobe shown in fig2 with low level of side lobes Scanning angle a increasing up to 110° results in the increasing of far side lobes level up to -25 dB, close side lobes – 25 dB, which is 2dB higher than for a=90° Widening of the main lobe also takes place That’s why the recommended sector of undeteriorated scanning for such configuration is within a=90°—optimal, within a=110°—assumed, within a=120°— maximum

III                                       Conclusion

Irradiator shift Δ results in side lobes level decreasing, main lobe narrowing, scanning sector widening, and the axial ratio increasing The optimal shift recommended is Δ=075λ, when scanning angle limit is a=100°

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р