Буслов О А, Головков А А, Красильников С В Санкт-Петербурзький державний електротехнічний університет (ЛЕТІ) вул Проф Попова, м Санкт-Петербург, 197378, Росія тел: +7-812-3464516, E-mail: Iab16@vilanspbm

Анотація – У роботі розглядається випромінювач, на основі планарного діелектричного резонатора (ПДР) Планарний діелектричний резонатор володіє високою добротністю, малими розмірами і простий у виготовленні Збудження випромінювача здійснюється за допомогою мікрополоскової лінії Наведено результати чисельного моделювання та експериментального дослідження випромінювача

I                                        Введення

Циліндричні діелектричні резонатори широко використовуються як випромінювачі в антенних системах К-Кі діапазонів Недоліком таких випромінювачів є складність їх монтажу на друкованій платі, сильний вплив на характеристики випромінювача оточуючих його конструкцій Планарні діелектричні резонатори в чому вільні від вказаних недоліків, компактні й можуть бути виготовлені в ОДНОМУ технологічному циклі з діаграммообразующей схемою антени У звязку з цим в даній роботі досліджуються властивості випромінювача К-діапазону на основі такого резонатора

II                                Основна частина

Планарні діелектричні резонатори (ПДР) широко використовуються при побудові фільтрів верхній частині СВЧ діапазону [1] – [3] Основними перевагами даного типу резонаторів є малі розміри, легкість у виготовленні і хороші електричні параметри Діелектрична проникність використовуваної підкладки може бути невеликий (порядку 10), що дозволяє використовувати для виготовлення ПДР широко застосовуються матеріали для підкладок з невеликими втратами (наприклад Alumina)

Рис 1 Випромінювач на основі ПДР

Fig 1 Schematic of PDR based radiator

ПДР виконується на металізованої з одного боку діелектричній підкладці, укладеної в металевий корпус У металізації підкладки виконано круглий отвір, діаметр якого визначає резонансну частоту

Випромінювач (рис1) являє собою ПДР без верхньої кришки Виходячи з конфігурації поля для ОСНОВНОГО типу коливань ПДР, в якості елемента, збудження була обрана микрополосковая лінія (МПЛ), що закінчується зануреним в резонатор штирем Глибина проникнення штиря, яким закінчується МПЛ, в резонатор і хвильовий опір ЛІНІЇ визначають коефіцієнт звязку, і, отже, навантажену добротність резонатора Хвильовий опір МПЛ на підкладці з Alumina може змінюватися в межах 20-100 Ом і легко регулюється підбором ширини провідників Залежність коефіцієнта відбиття на вхідному порту МПЛ, збудливою випромінювач, при різних довжинах зануреного в резонатор штиря з хвильовим опором 50 Ом показані на рис2

Рис 2 Частотна залежність коефіцієнта відбиття випромінювача

Fig 2 Frequency dependence of reflection coefficient ofthe radiator

Діаграма спрямованості випромінювача представлена ​​на рис 3-4 Як видно малюнків, діаграма спрямованості нахилена приблизно на 18 градусів відносно нормалі Це обумовлено тим, що діаграма спрямованості складається з двох складових: з діаграми спрямованості випромінювача на ПДР та діаграми штирьовий антени, яка утворена МПЛ збудливою резонатор Нахил діаграми спрямованості можна зменшити шляхом скорочення глибини проникнення МПЛ в резонатор, АЛЕ при цьому зменшується коефіцієнт звязку МПЛ з ПДР, погіршується узгодження і польові характеристики Зазначена проблема вирішується зміною положення МПЛ щодо ПДР

Для корекції форми діаграми спрямованості випромінювача збудлива резонатор МПЛ може бути розташована по дотичній до ПДР Цей і ряд інших способів збудження ПДР розглянуті в цій роботі Вони дозволяють отримати симетричну форму діаграми спрямованості випромінювача

Рис 3 Тривимірна діаграма спрямованості випромінювача по посиленню

Fig 3 А 3D Radiation gain pattern of radiator

Puc 4 Діаграма спрямованості випромінювача (φ = 90, θ = 0 .. 360)

Fig 4 Radiation gain pattern of radiator (φ=90, θ=0..360)

III                                   Висновок

Досліджений у цій роботі випромінювач на основі ПДР К-Кі діалазонов має ряд важливих переваг ло порівнянні з випромінювачами на основі традиційних циліндричних діелектричних резонаторів Такі випромінювачі мають смугу пропускання порядку 1ГГц за рівнем КСВ = 2 на частоті 15ГГц і легко інтегруються з діаграммообразующей схемою антеною решітки

[1] S Maraud, S Verdeyme, P Guillon, P Lilian, B Theron, «А New Planar Type Dielectric Resonator for Microwave Filtering» / / IEEE, MTT-S, 1998

[2] /-/ Blondeaux, D Baillargeat, S Verdeyme, P Guillon,

A       earlier, Y Cailloce, E Rogeaux, «Radiant microwave filter for telecommunications using high Q dielectric resonator» // 30&quot’ European Microwave Conference – Paris 2000

[3] Krasilnikovs V, TUNABLE MICROWAVE FILTER FOR LMDS XI International Conference on Electromagnetic Disturbances», 19-21 September 2001 Bialystok

K-BAND RADIATOR BASED ON PLANAR DIELECTRIC RESONATOR

Buslov O A, Golovkov A A, Krasilnikov S V Electrotechnical University (LETI) Saint-Petersburg, 197376, Russia Ph: +7-812-3464516, e-mail: lab16@vHanspbru

Abstract-This paper describe the K-band radiator, based on planar dielectric resonator (PDR) The PDR provides high quality factor, the small sizes and is simple in manufacturing Excitation of a radiator is carried out by means of a microstrip line

I                                         Introduction

Cylindrical dielectric resonators are widely used as radiators in K-Ku band antenna systems Lack of such radiators is complexity of their installation on the printed-circuit-board, strong dependence of characteristics on surrounding PDR in many respects are free from the specified lacks, compact and can be easily produced

II                                        Main Part

The structure of the PDR is composed of back side metallized dielectric substrate enclosed in rectangular cavity Thin- film metallization on the back side of dielectric substrate has a hole with diameter which determines the resonant frequency

The radiator (Fig1) is the PDR itself without the top cover Excitation of radiator is carried out by microstrip line, as shown in Fig1 Penetration depth of microstrip line depends on coupling coefficient, and therefore, loaded quality factor Wave impedance of microstrip line on Alumina substrate can be changed within of 20-100 Ohms and is easily adjusted by selection of conductor widths Frequency dependences of reflection coefficient for different lengths of the microstrip line (50 Ohm) are shown in Fig2

The radiation pattern of the radiator is presented in Fig3-4 As shown in the figures, radiation pattern is inclined approximately 18 degrees from substrate normal It is caused by the fact that radiation pattern is the sum of two components: 1) radiation pattern of a radiator on PDR and 2) radiation pattern of the monopole formed by microstrip line exciting resonator Radiation pattern inclination can be reduced by decrease the penetration depth of the microstrip line in the resonator, but this worsens time coupling of microstrip line with PD, matching and field characteristics These problems can be solved by changing the mutual position of the microstrip line and PDR

III                                       Conclusion

The K-Ku band radiator based on planar dielectric resonator has a number of the important advantages compared with radiators with traditional cylindrical dielectric resonators Radiators considered have 1GHz passband (VSWR=2) at 15GHz and are easily integrated in beamforming networks of phased antenna arrays

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