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
2018, № 11 · ELECTRODYNAMICS

Резонансные свойства микрополосковой антенны-генератора, интегрированной с волноводом, встроенным в диэлектрическую подложку

S.A. Telegin1, V.E. Liubchenko1, D.E. Radchenko1, E.O. Iunevich1

1 Fryazino Branch of Kotelnikov IRE RAS, Friazino, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.11.15 UDC 621.382, 621.373 EDN YRQKIH

Abstract

Microwave oscillator design based on the log-periodic microstrip antenna integrated with a field-effect transistor and a waveguide embedded in a dielectric substrate is considered. Computer simulation was performed using the finite difference method in the time domain. S-parameters were determined in the 11-13 GHz frequency range for different sizes of the resonator, and resonator modes in this frequency range were also calculated. Simulation results have demonstrated that in the case when one of the lower resonator modes coincides with the eigen frequency of the antenna, in this frequency range the transistor is unbalanced with the antenna, and the oscillator feedback decreases, that makes oscillations to be impossible. At the same time, for the second harmonic, when the lowest resonator modes cannot be excited, changing the antenna position in resonator allows the oscillator to be balanced with the waveguide and provides efficient radiation output through the narrowed part of the waveguide.

  • свч
  • автогенератор
  • интегрированный в подложку волновод
  • логопериодическая антенна
  • полевой транзистор
  • моды резонатора
  • microwave
  • oscillator
  • Substrate Integrated Waveguide
  • log-periodic antenna
  • field-effect transistor
  • Resonator modes
Аннотация (на русском)

Резонансные свойства микрополосковой антенны-генератора, интегрированной с волноводом, встроенным в диэлектрическую подложку

Рассматривается конструкция генератора микроволнового излучения на основе микрополосковой антенны логопериодического типа, интегрированной с полевым транзистором, и волновода, встроенного в диэлектрическую подложку. Проведено электромагнитное моделирование автогенератора на расчетную частоту около 12 ГГц методом конечных разностей во временной области (FDTD). Определены S-параметры в диапазоне 11-13 ГГц для различных размеров резонатора, а также рассчитаны моды резонатора в данной полосе частот. Расчеты показали, что при совпадении одной из низших мод резонатора с собственной частотой антенны на данной частоте происходит рассогласование транзистора с антенной, а также уменьшается коэффициент обратной связи, что делает невозможным генерацию. В то же время для второй гармоники, когда низшие моды резонаторы не могут быть возбуждены, изменение расположения антенны позволяет согласовать генератор с волноводом и обеспечить эффективный вывод излучения через суженную часть волновода.

For citation

Telegin S.A., Liubchenko V.E., Radchenko D.E., Iunevich E.O. Резонансные свойства микрополосковой антенны-генератора, интегрированной с волноводом, встроенным в диэлектрическую подложку // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.11.15

References

  1. Любченко В. Е., Калинин В. И., Котов В. Д., Любченко Д. В., Радченко Д. Е.,Телегин С. А., Юневич Е. О. Микрополосковые антенны-генераторы, интегрированные с волноводом, встроенным в подложку. Радиотехника и электроника, 2018, т. 63, № 9, с. 998-1002.
  2. Любченко В. Е., Калинин В. И., Котов В. Д., Радченко Д. Е., Телегин С. А., Юневич Е. О., Генерация и фильтрация СВЧ излучения в схеме микрополосковой антенны-генератора, интегрированной с волноводом, встроенным в диэлектрическую подложку. // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал, 2016, № 10, URL: http://jre.cplire.ru/jre/oct16/12/text.html.
  3. Любченко В. Е., Радченко Д. Е., Телегин С. А., Юневич Е. О. Микрополосковая антенна-генератор. Патент на полезную модель №156623 с приоритетом от 23 июня 2015г. Зарегистрирован в Госреестре полезных моделей РФ 16.10.2015г.
  4. Ahmad B. H., Sabri S. S., Othman A. R. Design of a compact X-Band substrate integrated waveguide directional coupler. // International Journal of Engineering and Technology (IJET). 2013. Т. 5. №. 2. С. 1905-1911.
  5. Жердев Д. А., Фурсов В. А. Высокопроизводительное моделирование распространения электромагнитного поля с использованием технологии CUDA. // Сборник трудов международной научной конференции Параллельные вычислительные технологии. 2013. С. 338-345.
  6. Jin J. M. The finite element method in electromagnetics. John Wiley & Sons, 2014. 753 c.