Анализ и синтез волноводно-щелевой антенны с заданным амплитудным распределением

Abstract

The problem of analysis and synthesis of a leaky wave antenna on a rectangular waveguide with an equidistant array of dual slots in the wide wall and predetermined amplitude field distribution along the waveguide is considered. Using the finite-element method, the calculations of the complex propagation constant in periodic waveguide of comparison are performed. Given the cosine amplitude distribution, the required slot lengths distribution along the array is determined. For the synthesized antenna, the S-parameters, radiation and beam scanning characteristics are computed in the 8.5-9.5 GHz band. The descending towards the edges of the aperture amplitude field distribution yielded the reduced SLL and improved matching in the frequency band.

• leaky-wave antenna
• complex propagation constant
• rectangular waveguide
• nonuniform slotted array
• antenna synthesis

Аннотация (на русском)

Анализ и синтез волноводно-щелевой антенны с заданным амплитудным распределением

Рассмотрена задача анализа и синтеза антенны вытекающей волны на прямоугольном волноводе с эквидистантной решеткой двойных щелей в широкой стенке и заданным распределением поля вдоль волновода. С использованием метода конечных элементов проведены расчеты комплексной постоянной распространения в периодическом волноводе сравнения. Определено необходимое распределение длин щелей вдоль решетки, обеспечивающее косинусоидальное амплитудное распределение. Для синтезированной антенны рассчитаны элементы матрицы рассеяния, характеристики излучения и сканирования луча в диапазоне частот 8.5-9.5 ГГц. Спадающее к краям распределение амплитуды поля в апертуре позволило получить пониженный уровень боковых лепестков и улучшенное согласование в полосе частот.

For citation

References

1. К. Уолтер. Антенны бегущей волны. Пер. с англ. под ред. А. Ф. Чаплина. М.: Энергия, 1970.
2. R. J. Mailloux. Phased array antenna handbook, Artech House, 1994, Norwood, MA.
3. М. Б. Мануилов, В. А. Лерер, Г. П. Синявский. Методы расчета и новые применения волноводно-щелевых антенных решеток. Успехи современной радиоэлектроники, 2007, вып. 5, с. 3-28.
4. F. Xu and K. Wu. Understanding Leaky-Wave Structures. IEEE Microwave Magazine, vol.14, No. 5, July/Aug. 2013, p. 87-96.
5. С. Е. Банков. Антенные решетки с последовательным питанием. М.: Физматлит, 2013.
6. С.Е. Банков, В. И. Калиничев, В.А. Калошин, Е.В. Фролова. Непериодические линейные и планарные антенные решетки вытекающей волны. Докл. 3 Всеросс. Микроволновой конф., 25-27 ноября 2015, М. ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, с. 207-211.
7. E. D. Cullens, et al. Micro-Fabricated 130-180 GHz Frequency Scanning Waveguide Arrays. IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 60, no. 8, 2012, p. 3647-3653.
8. M. Manuilov, V. Lerer, G. Sinyavsky. Fast and Accurate Full-Wave Analysis of Large Slotted Waveguide Array Antennas. Proc. of 37th Eur. Microw. Conf., Oct 2007, p. 360-363.
9. В. И. Калиничев, А. А. Бабаскин. Метод расчета постоянной распространения вытекающей моды в волноводах со щелями. // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2015. №7. URL: http://jre.cplire.ru/jre/jul15/2/text.pdf.