Характеристики излучения и рассеяния волноводной антенной решетки с реконфигурируемой частотно-избирательной МЭМС-структурой в апертуре

Abstract

Effect of the reconfigurable frequency selective structure (FSS) with capacitive MEMS-switches on characteristics of matching, radiation and scattering of the antenna array (AA) of the open ends of rectangular waveguides is investigated. It is shown that FSS transmits a radiation field of AA in case of switching on MEMS (in a band of 8 - 12 GHz). The best matching of AA is provided if the FSS is in close proximity to an aperture. Switching off MEMS weakens amplitude of the wave transmitting through FSS until 35 dB at resonance frequency of 9 GHz; resonance frequency of AA-FSS system depends on distance between the FSS and the AA aperture. Difference of RCS of back scattering of phased AA on working linear polarization in two states of MEMS-switches can make more than 10 - 15 dB.

• frequency selective surface
• microelectromechanical RF switches
• reconfigurable FSS
• waveguide antenna array

Аннотация (на русском)

Характеристики излучения и рассеяния волноводной антенной решетки с реконфигурируемой частотно-избирательной МЭМС-структурой в апертуре

В работе исследовано влияние реконфигурируемой частотно-избирательной поверхности (ЧИП) с емкостными МЭМС-ключами на характеристики согласования, излучения и рассеяния антенной решетки (АР) из открытых концов прямоугольных волноводов. Показано, что плоская ЧИП, расположенная в апертуре АР, пропускает поле излучения при защелкивании МЭМС-ключей в полосе частот 8 - 12 ГГц. Лучшее согласование антенной решетки обеспечивается, если ЧИП находится в непосредственной близости от апертуры. Выключение МЭМС приводит к ослаблению поля излучения до 35 дБ на резонансной частоте 9 ГГц. Резонансная частота системы «АР-ЧИП» и уровни обратного рассеяния зависят от расстояния между ЧИП и апертурой АР. Отличие ожидаемых уровней обратного рассеяния для синфазной АР на линейной рабочей поляризации в состояниях МЭМС «включено» и «выключено» может превышать 10-15 дБ.

For citation

References

1. Munk B.A.,”Frequency Selective Surfaces: Theory and Design”. John Wiley & Sons, Inc., New York, 2000. . URL: http://onlinelibrary.wiley.com/book/10.1002/0471723770.
2. Wu T.K.,”Frequency Selective Surface and Grid Array”. John Wiley & Sons, Inc., New York, 1995.
3. Лагарьков А.Н., Погосян М.А., "Фундаментальные и прикладные проблемы Стелс-технологий" // Вестник российской Академии наук. Т. 73. № 9. 2003. с. 848. // [Электронный ресурс]. URL: http://vivovoco.astronet.ru/VV/JOURNAL/VRAN/03_10/STELLS.HTM.
4. Varadan V.K., Vinoy K.J., and Jose K.A., “RF MEMS and Their Applications”, 1st ed. USA: JohnWiley & Sons, Inc. December 2002.
5. Gianvittorio J.P., Zendejas J., and Rahmat-Samii Y., "MEMS enabled reconfigurable frequency selective surfaces: Design, simulation, fabrication, and measurement"// IEEE AP-S Int. Symp. Vol. 2, pp. 404-407. June 2002. // [Электронный ресурс]. URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1016109&isnumber=21869.
6. Schoenlinner B., Abbaspour-Tamijani A., Kempel L.C. and Rebeiz G.M., “Switchable low-loss RF MEMS Ka-band frequency-selective surface”//IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, vol. 52, no. 11, pp. 2474-2481. Nov. 2004. . URL: http://www.researchgate.net/publication/3130559_Switchable_low-loss_RF_MEMS_Ka-band_frequency-selective_surface.
7. Coutts G.M., Mansour R.R., and Chaudhuri S.K., "A MEMS-Tunable Frequency-Selective Surface Monolithically Integrated on a Flexible Substrate"// 2007 IEEE MTT-S International Microwave Symposium. June 2007. // [Электронный ресурс]. URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4263859&isnumber=4263707.
8. Knott E.F. et all. “Radar Cross Section”. 2nd Edition, SciTech, Raleigh, NC. 2004.
9. Semenikhina D.V., Semenikhin A.I., and Yukhanov Y.V., “Radiation and scattering characteristics of antenna array covered frequency selective shield”//2014 16th International Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics (ANTEM), Victoria, BC. DOI:10.1109/ANTEM.2014.6887750.//. URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6887750&isnumber=6887652.