Касьянов А О, Обуховец В А, Мушников В В Таганрозький державний радіотехнічний університет м Таганрог, ГСП-17А, 347928, Росія тел: +7 (863) -4393061, e-mail: vao @ tsure ru

Анотація – Чисельно досліджено характеристики узгодження антенних решіток з друкованих вібраторів на опорних стійках, розташованих над проводять плоским екраном Досліджено взаємний вплив між елементами решітки Проведено порівняння з експериментальними даними

I                                       Введення

Дослідженню фазованих антенних решіток (ФАР) дротяних вібраторів на опорних стійках присвячено безліч робіт, серед яких слід особливо виділити [1] При переході до друкованого способу виготовлення таких ФАР опорні стійки перестають грати роль конструкційних елементів Тепер вони являють собою короткозамкнуті настроювальні шлейфи на основі симетричних щілинних ЛІНІЙ В [2] на електродинамічному рівні побудована математична модель подібної ФАР з поздовжніх друкованих вібраторів У даній роботі, спираючись на САПР, розроблену авторами

[3] , Чисельно досліджені частотні характеристики (ЧХ) КСВ випромінювачів таких антенних решіток

II                              Основна частина

Рис 2 ЧХ двоелементною вибраторной решітки

Fig 2 Frequency characteristics of VSWR two-element printed dipole array with H-plane elements location

Розширення смуги узгодження ФАР поздовжніх друкованих вібраторів можна домогтися вибором ДОВЖИН ​​опорних стійок або довжин симетричних щілинних ЛІНІЙ, підключених до них [4] На рис 1 наведено розраховані ЧХ ізольованого випромінювача ФАР ІЗ поздовжніх друкованих вібраторів Параметри друкованого випромінювача (див врізку на рис 3, б): Н = 42мм Δ = 2μμ w = D = 11mm Вібратор збуджується несиметричною Полоскова лінією з хвильовим опором «50 Ом На

рис 1 позначено: крива 1 розрахована при

1/2 = 42 ММ] 2 – при Z / 2 = 40mm 3 – Z / 2 = 38mm 4-L / 2 == 36 мм 5-Z / 2 = 34mm Видно, що зменшення довжини плеча друкованого вібратора на 15% призводить до збільшення частоти найкращого

узгодження в 1,23 рази і розширенню смуги узгодження ПО рівню < 2 з 19% ДО 24%.

Рис 1 ЧХ ізольованого друкованого вібратора

Fig 1 Frequency characteristics of VSWR isolated printed dipole with SC shunt based on symmetrical slot line

Розглянутий друкований випромінювач входить до складу антеною решітки, тому представляє інтерес дослідження взаємного впливу між такими випромінювачами Оскільки вздовж своїх осей вібратори не випромінюють, оцінимо ступінь взаємної ВПЛИВУ між друкованими випромінювачами в Н – ПЛОЩИНІ На рис 2 наведено розраховані ЧХ двоелементною решітки поздовжніх друкованих вібраторів на опорних стійках, що замикаються на провідний екран При ЦЬОМУ як параметр виступає dfj – відстань між випромінювачами в ПЛОЩИНІ Н Параметри друкованого випромінювача: L ° = ° 140 мм Н 67 мм Δ = 2 мм w = 9 і D = 9,5 мм

Ha рис 2 позначено: крива 1 розрахована при άΗ = λ ^ 2 \ 2-прі άΗ = λΙ6] 2>-άΗ = λ Λ \ 4 –

5 – dH = 5/1/12: 6 – при = λ 2 \ 7 – dH = lXj \ 2 \ 8 – dj ^ CO (ізольований вібратор) При зміні відстані між елементами решітки в Н-площині спостерігається відхід частоти / q в межах 13% При цьому ширина смуги частот

узгодження певна за рівнем < 2 змінюється від 11% до 14%.

Від дослідження характеристик узгодження двоелементних решіток перейдемо до трехелемент-ної вибраторной решітці, випромінювачі якій розташовуються в Н-площині так, як показано на врізку рис 3, а, де цифрами 1, 2, 3 позначені номери вібраторів Крок решітки d ^ = d = 0,236 λ

Табл 1 Параметри решітки Table 1 Array parameters

Вібратор

мул

D/λ

w/λ

Δ/λ

Η/λ

№2

0,435

0,055

0,055

0,014

0,236

№ 1, № 3

0,725

0,0725

0,0725

0,014

0,236

На рис 3, а позначено: крива 1 – експериментальні результати 2 – розрахунки, виконані за допомогою САПР, розробленої авторами 3 – розрахунки, виконані в середовищі AnSoft HFSS

Рис 3 ЧХ трьохелементної вибраторной решітки

Fig 3 Frequency characteristics of VSWR three-element printed dipole array with H-plane elements location

Результати чисельного дослідження характеристик узгодження цієї решітки для різних значення параметра Н (довжин шлейфів) наведено на рис 3, б На рис 3, б позначено: крива 1 розрахована при Н 40 мм 2 – при Н 50 мм 3 – Н 55 мм 4 – Н 60 мм 5 – Н 62 мм Видно, що зменшення ДОВЖИНИ шлейфів вібраторів решітки більш ніж у півтора рази призводить до незначного збільшення частоти найкращого узгодження (Приблизно

на 2,5%), який супроводжується ростом (/ q)

від 1,6 до 2,2 І МАЙЖЕ дворазовим звуженням смуги узгодження за рівнем < 3.

III                                  Висновок

за допомогою САПР електродинамічного рівня, розробленої авторами, досліджено характеристики узгодження решіток друкованих вібраторів на опорних стійках Досліджено взаємний вплив елементів в антеною решітці, а також вплив параметрів випромінювачів на їх характеристики узгодження Отримані результати можуть бути використані при проектуванні плоских ФАР з поздовжніх друкованих випромінювачів

Автори дякують А Н Секістова за надані результати експериментальних досліджень

IV                           Список літератури

[1] Богомягков А І, Бодров В В, Марков Г Т, Старос-тенко Б А Розрахунок характеристик випромінювання вібраторних ФАР з урахуванням впливу опорних стійок – В зб ст з прикладної ЕД Вип 4 М: Вища шк, 1980 — 0164-207

[2] Інденбом М В Метод розрахунку поздовжніх друкованих випромінювачів в плоских ФАР – В кн: Антени / Под ред Д І Воскресенського Вип 32 М Радіо і звязок, 1985

[3] Касьянов А О, Обуховой, В А Система автоматизованого проектування відбивних антенних решіток – В кн: 14-я Міжнар Кримська конф «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології» (Крим- Ко2004) Матеріали конф [Севастополь, 13-17 сент 2004 р] – Севастополь: Вебер, 2004, с 12-15

[4] Касьянов А О, Мушников В В Результати чисельного моделювання поздовжніх друкованих випромінювачів в плоских ФАР – В кн Міжнар конф «Випромінювання і розсіювання ЕМВ» (ІРЕМВ-2005) – Таганрог: ТРТУ, 2005, с 156-158

NUMERICAL RESEARCH OF MATCHING CHARACTERISTICS FOR PRINTED DIPOLES ON SUPPORTED RACKS

Kasiyanov A O, Obukhovets V A, Mushnikov V V Taganrog State University of Radio Engineering GSP-17A, Taganrog, 347928, Russia Ph: +7(863)4393061832, e-mail: vao@tsureru

Abstract – In present paper results of numerical research and experimental measurements of input frequency characteristics of longitudinal printed radiators in flat phased antenna arrays are presented

I                                         Introduction

There are conducting elements in structure of longitudinal microstrip radiators The dielectric substrates form an array of dielectric bars Microstrip radiators are etched on those sides of bars, which are orthogonal to the ground plane combined with an aperture phased array Microstrip dipoles, Vivaldis aerials and other printed elements can be longitudinal radiators

II                                        Main Part

The purpose of the present article is to research of numerical simulation opportunities for input antenna characteristics definition of a printed dipole radiator of the phased array represented in Fig 3b The microstrip dipole is etched on dielectric substrates, which are orthogonal to metal screen To essence, such dipole radiator as the element of a phased array is similar to the wire dipole on the supported racks We shall be convinced of it on the basis of results of the numerical analysis of the printed dipole antenna characteristics CAD of the printed antennas analysis realizes the mathematical model of the microstrip antenna developed on the basis of application ofthe integral equation method By numerical research it is shown that selection of supported racks lengths makes possible to achieve expansion of frequency band on VSWR < 2 in 2 times

III                                       Conclusion

There is a good agreement between numerical results and measurements of frequency characteristics of aerials

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