Анотація – Досліджено фазові характеристики спрямованості антени з еліптичною поляризацією випромінювання, виконаної у вигляді тонкопроволочной циліндричної спіралі Пропонується метод обчислення локального фазового центру антени і аналізується його зміна від координат точки спостереження, геометричних параметрів спіралі і частоти збудження

I                                       Введення

Однією з основних проблем розвитку сучасних радіосистем різного призначення є підвищення їх ефективності, вкпючая підвищення якості та надійності радіозвязку, збільшення швидкості передачі інформації та ін При цьому на перший план виходять завдання просторово-часової обробки сигналів [1,2], що враховують векторний характер електромагнітного поля Особлива роль при цьому відводиться створенню оптимальних антенних систем Такий підхід вимагає більш детального дослідження характеристик спрямованості антен, особливо фазових і поляризаційних Традиційно питань дослідження цих характеристик для антен з еліптичною поляризацією випромінювання приділяється мало уваги, обмежуючись припущенням про формування антеною в дальній зоні сферичного фронту і виділенням ортогональних лінійних і кругових поляризаційних складових [3]

З метою заповнити цю прогалину в даній роботі досліджуються фазові характеристики антени з еліптичною поляризацією випромінювання, вкпючая визначення локального фазового центру антени і аналіз його зміни від координат точки спостереження, геометричних параметрів антени і частоти її збудження

II                              Основна частина

Аналіз характеристик довільної антени заснований на дослідженні формованого нею електромагнітного поля, яке, в загальному випадку, пропорційно її векторної комплексної хаоактеоісті-ке спрямованості

– Враховує відповідно амплитудную, поляризаційну і фазову характеристику спрямованості антени залежно від координат точки спостереження θ (ί, Φ, θ) · Для антен еліптичної поляризації вектор β {R, φ, θ) У точці Q, зазвичай раскпадивается на ортогональні поляризаційні складові, наприклад, в лінійному е або круговому е р, е з ^ поляризаційному базисі З урахуванням вищесказаного поле випромінювання довільній антени на відстанях R, при яких можливе знехтувати поздовжньої складової вектора Е, можна записати у вигляді [3]

^ Проценко М Б, ^ Нестерук С В

Одеська національна академія звязку ім А С Попова вул Ковальська, 1, м Одеса, 65029, Україна тел: (0482) 238-345, 207-740, e-mail: m_protsenko@mairu, М Protsenko@onateduua Севастопольський національний технічний університет Бухта Стрілецька, Студмістечко, м Севастополь, 99053, Україна тел: (0692) 235-233, e-mail: rtsevgtu @ stelsebastopolua

де Eg ~ 4 (R, 9,0) exp [jTg (R, 9, e)] – амплітуднофазовая характеристика спрямованості антени на відповідній ортогональної поляризаційної складової поля випромінювання

Подання електромагнітного поля у вигляді

(1) дозволяє виділити фазові характеристики спрямованості ψ ^ (/, φ, θ) і на їх основі зробити

розрахунок фазового центру (локального фазового центру) антени і проаналізувати його зміна в просторі

В якості досліджуваної антени еліптичної поляризації обрана циліндрична спіраль, ортогонально розташована над провідному екраном Аналіз характеристик антени заснований на попередньому обчисленні функції амплітуднофазового розподілу струму уздовж випромінюючого провідника узагальненим методом наводяться ЕРС (метод моментів) [4] Подальший розрахунок амплітудних і фазових характеристик спрямованості антени для ортогональних поляризаційних складових поля здійснено з використанням основних розрахункових співвідношень того ж методу, що дозволило проводити обчислення на довільних відстанях Я до точки спостереження Q

З використанням даної методології вироблено чисельне моделювання амплітудних і фазових характеристик спрямованості антени Деякі характерні результати, відповідні віддалі далекої зони, зображені на рис1

Рис 1 Амплітудні і фазові характеристики спрямованості циліндричної спіральної антени

Fig 1 Amplitude and phase far field patterns of cyiindricai spiral antenna

Співвідношення між геометричними параметрами циліндричної спіралі і частоти її збудження обрані таким чином, щоб в осьовому напрямку антени сформувалося поле з максимальним коефіцієнтом еліптичності (Поляризація близька до кругової) Згідно з представленими залежностям можна сформулювати наступні висновки:

– фазові характеристики спрямованості циліндричної спіральної антени не відповідають сферичному фронту хвилі

– на увазі складного характеру зміни фазових характеристик спрямованості антена не володіє фазовим центром у строгому розумінні цього терміна і слід шукати положення локального фазового центру в обмеженому секторі кутів

Для знаходження локального фазового центру в роботі пропонується метод розрахунку, заснований на послідовних побудовах кіл, що проходять через три близько розташовані точки Суть методу полягає в наступному:

– на підставі розрахованих фазових характеристик спрямованості ψ ^ (ί, φ, θ) формується

масив даних

– складається і вирішується система рівнянь,

щодо невідомих параметрів окружності XoZoRo Уо-ZoRo де Хо-Уо-Ζο – координати локального фазового центру, а – проекції ра

радіуса кривизни фазової характеристики на відповідні осі ОХ і ΟΥ

На підставі даного методу проведено розрахунки локального фазового центру антени залежно від координат точки спостереження, геометричних параметрів спіралі і частоти збудження Деякі результати розрахунків зображені на рис2

Рис 2 Залежності локального фазового центру антени від положення точки спостереження

Fig 2 Antenna local phase center as a function of observation point position

Особливістю представлених результатів є істотна зміна положення локального фазового центру антени навіть у межах ширини головного пелюстка амплітудної характеристики спрямованості, що необхідно враховувати при побудові оптимальних антенних систем

III                                  Висновок

Таким чином, проведені дослідження дозволили виділити особливості зміни фазових характеристик спрямованості антен з еліптичною поляризацією випромінювання, розрахувати і проаналізувати становище локального фазового центру циліндричної спіралі У доповіді також пропонуються для обговорення рекомендації для побудови оптимальних антенних систем (дзеркальні антени, багатопроменеві фазовані антенні решітки)

IV                          Список літератури

[1] Коростильов А А Просторово-часова теорія радіосистем – М: Радіо і звязок, 1987 – 320 с

[2] Просторово-часова обробка радіосигналів / І Я Кремер, А І Кремер, В М Петров та ін – М: Радіо і звязок, 1984 – 224 с

[3] Сазонов Д М Антени та пристрої НВЧ – М: Вища шк, 1988-432с

[4] Короткохвильові антени / Г 3 Айзенберг, С П Бєлоусов, Е М Журбенко та ін Під ред Г 3 Айзенберга – М: Радіо і звязок, 1985 – 536 с

ANALYSIS OF PHASE FAR FIELD PATTERN FOR ANTENNAS WITH ELLIPTICAL POLARIZATION

Vrotsenko M B, ^Nesteruk S V

^Odessa National Academy of Communication Kuznechnaya Str 1, Odessa, 65029, Ukraine Ph: (0482) 238-345, 207-740, e-mail: m_protsenko@mairu,

M Protsenko@onateduua ^Sevastopol National Technical University

Bukhta Streletskaya, Sevastopol, 99053, Ukraine Ph: (0692) 235-233, e-mail: rt sevgtu@stel sebastopol ua

Abstract – Phase far field patterns of the cylindrical spiral antenna are examined The method of local phase center position calculation is proposed Method to calculate the antenna local phase center is proposed and dependence of position the antenna local phase center upon observation point is also examined

I                                         Introduction

The necessity of optimal antenna systems with processing space-time vector signals requires the detailed investigation of the antenna far field patterns particularly phase and polarization patterns [1,2] Traditionally the question of design antennas with elliptically polarized radiation attracts little attention in literature [3] The present paper is aimed to fill this gap

II                                        Main Part

The electromagnetic field representation (1) allows extracting the phase far field pattern ¥^{R,ψ,θ) and to calculate the position of the local phase center and to analyze its motion in space The results of calculation the amplitude and phase far field patterns for cylindrical spiral antenna are shown in Fig1 The method to calculate the antenna local phase center position based on numerical analysis of antenna’s characteristics and is proposed in the paper The results of calculations are shown in Fig 2

III                                       Conclusion

The analysis performed found characteristic features of phase far field patterns of cylindrical spiral antenna, gives possibility to calculate and analyze the position of antenna local phase center Discussion recommendations for construction the structure of optimum antenna systems (reflector antennas, multibeam phased antenna arrays) are given in the paper as well

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