ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №3
Текст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.3.10
УДК: 621.396.676
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХДИАПАЗОННЫХ АНТЕНН
НА ОСНОВЕ ВОЗБУДИТЕЛЯ ДИПОЛЬНОГО ВИДА
С КОНЦЕВЫМ ТИПОМ ВОЗБУЖДЕНИЯ
А.С. Алексейцев 1, Ю.Н. Паршин 2
1 Новосибирский государственный технический университет,
630073, Новосибирск, пр-т Карла Маркса, 202 НИИ измерительных приборов – Новосибирский завод им. Коминтерна,
630015, Новосибирск, ул. Планетная, 32
Статья поступила в редакцию 2 февраля 2024 г.
Аннотация. Целью работы является разработка на основе системного подхода к проектированию антенных элементов и систем алгоритма проектирования двухдиапазонных антенн дипольного вида с нестандартным возбуждением. Концевой тип возбуждения, описанный в работе, позволяет освободить центральную часть подложки для установки дополнительных радиотехнических элементов, а также, уменьшить электромагнитное взаимодействие питающих полосков симметрирующей схемы. Метод возбуждения двух диполеподобных излучателей осуществляется с использованием противофазного равноамплитудного делителя мощности, сигналы с выходных выводов которого подаются на разнесенные плечи диполей. Таким образом, максимум амплитуды поверхностного тока проводимости наблюдается не на смежных концах, как в классической компоновке, а на удаленных. Оценены основные электродинамические характеристики двухдипольнго возбудителя при концевом типе возбуждения. Вся конструкция расположена на печатной плате из стандартного диэлектрического материала ФАФ-4 Д с относительной диэлектрисеской проницаемостью 2.5. Таким образом, вся антенна вместе с симметрирующим блоком является полностью планарной, создавая предпосылки к снижению массогабаритных параметров системы, где будет установлена. Предложена методика проектирования двухдиапазонного излучателя дипольного вида с концевым типом возбуждения. В основу алгоритма параметрической оптимизации тонкопроволочной модели, а также печатного эквивалента, положены формальные соотношения для входного импеданса и обобщенной функции направленности излучателя. Обобщенная функция направленности возбудителя выражена как зависимость интенсивности его осевого излучения от геометрических параметров, таких как длины диполей, межэлементное расстояние, и фазовый сдвиг сигналов возбуждения в точках возбуждения. Соответствующие выражения в замкнутом виде задают начальные приближения независимых параметров геометрии, рассчитанные для заданных центральных частот согласования. Заявленная последовательность процедур позволяет в рамках системного подхода определять начальные приближения геометрических параметров возбудителя. На последующих этапах проектирования решается задача сопряжения возбудителя и согласующе-симметрирующей схемы. Таким образом, вся задача декомпозируется на самостоятельные вычислительные блоки, упрощая и снижая вычислительные затраты.
Ключевые слова: концевой тип возбуждения, двухдиапазонный возбудитель, согласование, направленность, оптимизация.
Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 23-79-01093.
Автор для переписки: Паршин Юрий Николаевич, jurparnik@mail.ru
Литература
1. Hidetsugu Y. Directive-projecting system of electric waves: пат. 1745342 США. – 1930.
2. Rezaeieh S.A., Antoniades M.A., Abbosh A.M. Miniaturized planar Yagi antenna utilizing capacitively coupled folded reflector // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. – 2017. – Т. 16. – С. 1977-1980.
3. Chopra R., Kumar G. Uniplanar microstrip antenna for endfire radiation // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2019. – Т. 67. – № 5. – С. 3422-3426.
4. Gaya S., et al. Pattern reconfigurable Yagi-Uda antenna with seven switchable beams for WiMAX application // Microwave and Optical Technology Letters. –2020. – Т. 62. – № 3. – С. 1329-1334.
5. Gorbachev A.P., Egorov V.M. The Dipole Radiating Integrated Module: Experimental Results // IEEE Transaction on Antennas and Propagation. – 2007. – Т. 55. – № 11. – С. 3085 – 3087.
6. Weily A.R., Bird T.S., and Guo Y.J. A reconfigurable high-gain partially reflecting surface antenna // IEEE Transaction on Antennas and Propagation. – 2008. – Т. 56. – № 11. – С. 3382-3390.
7. Wu S.-J., et al. A multiband quasi-Yagi type antenna. IEEE Transaction on Antennas and Propagation. – 2010. – Т. 58. – № 2. – С. 593-596.
8. Qin P.-Y., et al. Frequency reconfigurable quasi-Yagi folded dipole antenna. IEEE Transaction on Antennas and Propagation. – 2010. – Т. 58. – № 8. – С. 2742-2747.
9. Ding Y., et al. Design of a Multiband Quasi-Yagi-Type Antenna with CPW-to-CPS Transition // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. – 2011. – Т. 10. – С. 1120-1123.
10. Balanis C.A. Antenna Theory: Analysis and Design, 4th ed. – John Wiley & Sons. – 2016. – С. 1072.
11. Chen Z.N., Liu D., Nakano H., Qing X., Zwick T. Handbook of Antenna Technologies. – Singapore: Springer. – 2016. – С. 3473.
12. Kaneda N., et al. A broadband planar quasi-Yagi antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2002. – Т. 50. – № 8. – С. 1158-1160.
13. Qin P.Y., et al. Frequency reconfigurable quasi-Yagi folded dipole antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2010. – Т. 58. – № 8. – С. 2742–2747.
14. Cai Y., Guo Y.J., Qin P.Y. Frequency switchable printed Yagi-Uda dipole sub-array for base station antennas // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2011. – Т. 60. – № 3. – С. 1639-1642.
15. Wu S.J. et al. A multiband quasi-Yagi type antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2010. – Т. 58. – № 2. – С. 593-596.
16. Gorbachev A.P., Tarasenko N.V., Atuchin V.V. Planar dual-frequency quasi-Yagi antenna // Electromagnetics. – 2016. – Т. 36. – № 5. – С. 328-339.
Для цитирования:
Алексейцев С.А., Паршин Ю.Н. Проектирование двухдиапазонных антенн на основе возбудителя дипольного вида с концевым типом возбуждения. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.3.10