Частотно-фазовое сканирование двумерно-периодической щелевой антенной решетки на интегральных волноводах с прямыми и обратными вытекающими волнами

Аннотация

Численно исследованы характеристики распространения и излучения прямых и обратных вытекающих волн в двумерно-периодической печатной антенной решетке на интегральных волноводах с меандровыми щелями. Для конечной решетки рассчитаны характеристики согласования и излучения в зависимости от частоты и величины линейного фазового сдвига между волноводами при равномерном возбуждении всех входов. Определен сектор частотно-фазового сканирования по углу места и азимуту в диапазоне частот и фазовых сдвигов. Приведено сравнение с известными данными.

• двумерно-периодическая волноводно-щелевая решетка
• интегральный волновод
• 2D-periodic waveguide slotted array
• Substrate-integrated waveguide
• антенна вытекающей волны
• прямые и обратные волны
• частотно-фазовое сканирование

Abstract (in English)

The propagation and radiation characteristics of forward and backward leaky waves in 2D-periodic printed-circuit arrays on substrate-integrated waveguides with meander-shaped slots are numerically investigated. For finite-size arrays, the matching and radiation characteristics are computed depending on frequency and progressive phase shift between waveguides assuming uniform excitation of all array inputs. Studies show that the achieved scanning sector in the frequency range from 9 to 13 GHz is around 90° in the elevation and 40° -72° in azimuth with the phase shift of 75°. It is also shown that at a given frequency and with a change in the phase shift the array beam scans along the surface of an almost circular cone with the angle at its vertex depending on the frequency. This angle varies with frequency change, which ensures the 2D scanning capability of the array. A comparison with the earlier published results is given.

Для цитирования

Литература

1. Caloz C., Itoh T. Electromagnetic metamaterials: transmission line theory and microwave applications. The engineering approach. New Jersey, John Wiley & Sons. 2006. 352 p.
2. Xu F., Wu K. Guided-Wave and Leakage Characteristics of Substrate Integrated Waveguide. IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques, 2005, Vol. 53, No. 1, pp. 66-73.
3. Dong Yu., Itoh T. Composite right/left-handed substrate integrated waveguide and half mode substrate integrated waveguide leaky-wave structures. IEEE Trans. Antennas and Propagation, 2011, Vol. 59, No. 3, pp.767-775.
4. Lyu Y. L., Liu X. X., Wang P. Y., Erni D., Wu Q., Wang C., Kim N. Y., and Meng F. Y. Leaky-Wave Antennas Based on Noncutoff Substrate Integrated Waveguide Supporting Beam Scanning From Backward to Forward. IEEE Trans. Antennas and Propagation, 2016, Vol. 64, No. 6, pp.2155-2164.
5. Cheng Y. J., Hong W., and Wu K. Millimeter-Wave Substrate Integrated Waveguide Multibeam Antenna Based on the Parabolic Reflector Principle. IEEE Trans. Antennas and Propagation, 2008, Vol. 56, No. 9, pp. 3055-3058.
6. Cheng Y. J., et al. Substrate Integrated Waveguide (SIW) Rotman Lens and Its Ka-Band Multibeam Array Antenna Applications. IEEE Trans. Antennas and Propagation, 2008, Vol. 56, No. 8, pp. 2504-2513.
7. Chen P., Hong W., Kuai Zh., Xu J., Wang H., Chen J., Tang H., Zhou J., and Wu K. A Multibeam Antenna Based on Substrate Integrated Waveguide Technology for MIMO Wireless Communications. IEEE Trans. Antennas and Propagation, 2009, Vol. 57, No. 6, pp.1813-1821.
8. В. И. Калиничев, А. А. Бабаскин. Частотно-фазовое сканирование волноводно-щелевых антенных решеток, заполненных диэлектриком. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №9. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/sep17/14/text.pdf
9. Pozar D. M. The active element pattern. IEEE Trans. Antennas and Propagation, 1994, Vol. 42, No.8, pp. 1176-1178.