Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2017, № 9 · ELECTRODYNAMICS

Оптимизация линзового коллиматора, расположенного в рупорной безэховой камере

N.P. Balabukha1, N.L. Menshikh1,2, V.S. Solosin1

1 Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН, Russia
2 Московский физико-технический институт (Государственный университет)
Full text (PDF) UDC 537.876.4 EDN ZRJEFJ

Abstract

Electromagnetic field analysis was performed for the quiet zone of a tapered anechoic chamber with a lens. Some parameters of the lens like focus distance and diameter were optimized. The numerical calculations were performed by the method of integral equations in FEKO program. Using cluster of ITAE RAS allowed carrying out simulation of the field distribution in the quite zone of the tapered chamber in frequency range of 0.4 - 1 GHz. Matching layers are used for improving lens properties. The matching pursues two goals: firstly, it reduces reflections inside the lens and, secondly, it provides a smother “lens - air” transition, thus reducing diffraction effects at the edges. Both the lens and the matching layer are made of a new lightweight composite material with unchangeable low dielectric permittivity. The diameter of the lens is 4.5 meters. The matching layer was developed, which makes it possible to reduce the non-uniformity distribution of the field in the quiet zone of the chamber by 0.5-1 dB within the frequency range of 0.4-1.0 GHz compared with the chamber with the lens without a matching layer. It is shown that the field amplitude non-uniformity may become less than 2.2 dB with the lens coated by a matching layer within the frequency range of 0.4 - 1 GHz and with the phase distribution non-uniformity not exceeding 15 degrees. It is sufficient to make the matching layer only on a plane surface of the lens. This matching layer ensures the non-uniformity field distribution is the same as a large lens of 4.5 meters in diameter.

  • tapered anechoic chamber
  • dielectric lens
  • matching layer
  • method of moments
Аннотация (на русском)

Оптимизация линзового коллиматора, расположенного в рупорной безэховой камере

Выполнен анализ электромагнитного поля в рабочей зоне рупорной безэховой камеры с линзой, проведена оптимизация некоторых параметров линзы. Расчет был проведен методом интегральных уравнений с использованием программы FEKO. Разработано просветляющее покрытие, позволяющее уменьшить неравномерность распределения поля в рабочей зоне камеры на 0,5 - 1 дБ по сравнению с линзой без просветления в частотном диапазоне 0.4-1.0 ГГц. Показано, что линза, покрытая просветляющим слоем, позволяет получить неравномерность амплитуды поля менее 2,2 дБ и фазы не более 15 градусов. Просветление достаточно наносить только с одной стороны линзы.

For citation

Balabukha N.P., Menshikh N.L., Solosin V.S. Оптимизация линзового коллиматора, расположенного в рупорной безэховой камере // Journal of Radio Electronics. – 2017. – No. 9.

References

  1. W.H. Emerson, H.B. Sefton. An improved design for indoor ranges. //J. Proceedings of the IEEE, 1965. V. 53, N. 8, August. pp. 1079-1081.
  2. L. H. Hemming, Electromagnetic Anechoic Chambers. New-York, NY, USA: IEEE Press and Wiley Interscience, 2002.
  3. Н.П. Балабуха, А.С. Зубов, В.С. Солосин, Компактные полигоны для измерения характеристик рассеяния. М., Россия: Наука, 2007. 266 с.
  4. У.Г. Зелкин, Р.А. Петрова, Линзовые антенны. М.: Советское радио, 1974. 280 с.
  5. P. Piksa, S. Zvanovec, P. Cerny. Elliptic and Hyperbolic Dielectric Lens Antennas in mm-Waves. // Radioengineering, 2011. V. 20, N. 1, January. pp. 270-275.
  6. S. Matitsine, P. Lagoiski, L. Matytsine, M. Matytsine, T.-T. Chia, P.-K. Tan, V. Rodriguez. Extension of Tapered Chamber Quit Zone with Large RF Lens. // AMTA, October 2012, pp. 153-156.
  7. T. Morita, S.B. Cohn. Microwave lens matching by simulated quarter-wave transformers. // IRE Transactions on Antennas and Propagation, 1956. V. 4, N. 1, January. pp. 33-39.
  8. P.L. Bachman. Dielectric lens model. // E-systems Inc. Report for air Development center. 1972.
  9. Costa J.R., Silveirinha M.G., Fernandes C.A. Evaluation of a Double-Shell Integrated Scanning Lens Antenna. // IEEE Antenna and Wireless Propagation letters, 2008. V.7, P.781.
  10. Н.П. Балабуха, Н.Л. Меньших, В.С. Солосин. Математическое моделирование электромагнитных характеристик рупорной безэховой камеры. // Антенны, 2015. Т. 220, №9, С.61-66.
  11. Н.П. Балабуха, Н.Л. Меньших, В.С. Солосин. Моделирование распределения поля в рабочей зоне рупорной безэховой камеры с линзой. // Антенны, 2017. Т. 236, №2, С. 42-49.
  12. А. В. Никитенко, А. С. Зубов, Н. Е. Шапкина. Моделирование электромагнитного рассеяния на радиопоглощающем материале методом связанных волн. // Мат. моделирование, 2014. Т. 26, №9, С. 18-32.