ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №4

УДК: 621.396.677

проектирование планарных антенн
субтерагерцового диапазона с синис детекторами

А.А. Гунбина, М.А. Тарасов, А.М. Чекушкин, Р.А. Юсупов

¹ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН
125009, Москва, ул. Моховая, 11, корп. 7

Статья поступила в редакцию 7 апреля 2025 г.

Аннотация. В статье представлены результаты моделирования различных планарных антенн субтерагерцового диапазона частот: широкополосных логопериодической и синусной, а также узкополосной двойной-щелевой антенны. Рассмотрены различные методы и подходы к моделированию таких структур в программном пакете численного трехмерного моделирования CST STUDIO SUITE, которые позволяют значительно сократить время вычисления при сохранении результата. Также, представлены результаты моделирования таких антенн на гиперполусферической линзе для улучшения характеристик диаграммы направленности таких антенн. Такие антенны удобны для интеграции в них сверхпроводниковых детекторов структуры сверхпроводник – изолятор – нормальный металл – изолятор – сверхпроводник для отработки новых технологий изготовления таких структур и тестирования первичных характеристик. Такие антенных могут быть использованы и для детекторов других типов.

Ключевые слова: субТГц, планарные антенны, широкополосные антенны, узкополосные антенны, СИНИС-детекторы, логопериодическая антенна, синусная антенна, двойная-щелевая антенна, CST STUDIO SUITE.

Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект №23-79-10262, https://rscf.ru/project/23-79-10262/

Автор для переписки: Гунбина Александра Анатольевна, aleksandragunbina@mail.ru

Литература

1. A. A. Gunbina, M. A. Tarasov, M. Yu. Fominskii, A. M. Chekushkin, R. A. Yusupov and D. V. Nagirnaya. Fabrication of Aluminium Nanostructures for Microwave Detectors Based on Tunnel Junctions. . Chapter 7 in Book: Advances in Microelectronics: Reviews, Vol. 3. 2021 г.

2. J. Federici, and L. Moeller. Review of terahertz and subterahertz wireless communications. Journal of Applied Physics. 2010 г., Т. 107, 11.

3. S.F. Likhachev, A.G.Rudnitskiy, A.S. Andrianov, et al. Subterahertz Astronomy in the Russian Federation: Prospects and Directions. Cosmic Res. 2024 г., Т. 62, стр. 117–131.

4. Y. Balega, G. Bubnov, A. Chekushkin, V. Dubrovich, V. Edelman, A. Gunbina, S. Kapustin, T. Khabarova, D. Kukushkin, I. Lapkin, et al. Microwave Receiving System Based on Cryogenic Sensors for the Optical Big Telescope Alt-Azimuth. Sensors. 2024 г., Т. 24, 2.

5. I.D. Novikov, S.F.Likhachev, Y.A. Shchekinov, A.S. Andrianov, A.M. Baryshev, A.I. Vasyunin, D.Z. Wiebe, T. de Graauw, A.G. Doroshkevich, I.I. Zinchenko, et al. Objectives of the Millimetron Space Observatory science program and technical capabilitie of its realization. Phys. Usp. 2021 г., Т. 64, стр. 386-419.

6. Y. He, Y. Chen, L. Zhang, S.-W. Wong, and Z. N. Chen. An overview of terahertz antennas. China Commun. 2020 г., Т. 17, 7, стр. 124–165.

7. M. Tarasov, A. Gunbina, A. Chekushkin, R. Yusupov, V. Edelman, and V. Koshelets. Microwave SINIS Detectors. Applied Sciences. 2022 г., Т. 12, 20.

8. M. Tarasov, A. Gunbina, A. Chekushkin, V. Vdovin, and A. Kalaboukhov. Arrays of Sub-Terahertz Cryogenic Metamaterial. Applied Sciences. 2021 г., Т. 11, 20.

9. А.А. Артеменко, А.А. Мальцев, Р.О. Масленников, А.Г. Севастьянов, В.Н. Ссорин. Исследование кремниевых интегрированных линзовых антенн для систем радиосвязи частотного диапазона 60 ГГц. Известия вузов. Радиофизика. 2012 г., Т. 55, 8, стр. 565-575.

10. K. M. P. Aghdam, R. Faraji-Dana, and J. Rashed-Mohassel. The sinuous antenna – A dual polarized feed for reflector-based searching systems. Int. J. Electron. Commun. 2005 г., Т. 59, стр. 392–400.

11. D. A. Crocker and W. R. Scott, Jr.,. On the design of sinuous antennas for UWB radar applications. IEEE Antennas Wireless Prop. Lett. 2019 г., Т. 18, 7, стр. 1347–1351.

12. N. Steenkamp, D.I.L. de Villiers, and N. Mutonkole. Wideband pyramidal sinuous antenna for reflector antenna applications. in Proc. 11th Eur. Conf. Antennas Propag. (EUCAP). 2017 г., стр. 2291–2295.

13. Rebeiz, G. M. Millimeter-wave and terahertz integrated circuit antennas. Proc. IEEE. 1992 г., Т. 80, 11, стр. 1748–1770.

14. Filipovic D. F., Gearhart S. S., Rebeiz G. M. Double-slot antennas on extended hemispherical and elliptical silicon dielectric lenses. IEEE Transactions on microwave theory and techniques. 1993 г., Т. 41, 10, стр. 1738-1749.

15. M. Tarasov, A. Shul'man, O. Polyansky, A. Vystavkin. Quasioptical integrated HTS direct detector for Hilbert spectroscopy in 350-850 GHz band. The Far Infrared and Submillimetre Universe. 1997 г., Т. 401, стр. 445.

16. Tarasov, M., Kuzmin, L., Stepantsov, E., & Kidiyarova-Shevchenko, А. quasioptical terahertz spectrometer based on a josephson oscillator and a cold electron nanobolometer. [авт. книги] R., Sidorenko, A., Tagirov, L., Gross. 2006, стр. 325-335.

17. Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Максимов В.М., Пономарёв Л.И. Устройства СВЧ и антенны. Москва : Радиотехника, 2006. стр. 376 с.

18. Bradley, R. Gawande and R. Towards an ultra wideband low noise active sinus feed for next generation radio telescopes. IEEE Trans. Antennas and Propagation. 2011 г., Т. 59, 6, стр. 1945-1953.

Для цитирования:

Гунбина А.А., Тарасов М.А., Чекушкин А.М., Юсупов Р.А. Проектирование планарных антенн субтерагерцового диапазона с СИНИС детекторами. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.4.16