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
2019, № 10 · ELECTRODYNAMICS

Experimental study and numerical simulation of near field distribution of weideband horn antenna

I.A. Amchislavskiy1,2, I.M. Kuptsov1,2, E.V. Bulychev3,4, N.L. Menshikh3,4, S.A. Fedorov1,2,3,4

1 Московский физико-технический институт (национально-исследовательский университет), Russia
2 Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT NIU), Dolgoprudny, Russia
3 Институт прикладной и теоретической электродинамики РАН, Russia
4 Institute of Theoretical and Applied Electrodynamic of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.10.10 UDC 537.862 EDN YGLPAX

Abstract

The article is devoted to the investigation of the spatial distribution of the electromagnetic field of the broadband horn P6-23 antenna in the near-field region. The amplitude and phase distribution of the electromagnetic field is measured by the two-dimensional electromagnetic near-field scanner at different distances from the antenna aperture. The measurements are carried out at two configurations: with and without lens. The numerical simulations of the near field distribution of the antenna are performed by the computational electromagnetics software package FEKO using the rigorous method of moments. Based on the obtained results the conclusions about possible restrictions of the investigated antenna as a part of a measurement system are made. The antenna modernization by coating of the inner surface of the horn walls by a thin layer of the broadband radar absorbing material is proposed. It is demonstrated that the modernization provides the significant reduction in the non-uniformity of the near-field amplitude distribution in a wide frequency band from 4 to 15 GHz. It is demonstrated that the area with the appropriate non-uniformity is increased on 10-30% depending on frequency.

  • широкополосные антенны
  • сканерные измерения
  • численное моделирование
  • FEKO
  • метод моментов
  • wideband antennas
  • microwave scanner measurement
  • numerical simulation
  • method of moment
Аннотация (на русском)

Экспериментальное и численное исследование распределения поля в ближней зоне широкополосной рупорной антенны

В статье исследовано распределение поля в ближней зоне широкополосной рупорной антенны типа П6-23. С помощью двумерного сканера выполнены измерения распределения амплитуды и фазы поля на различном расстоянии от раскрыва антенны в конфигурациях с линзой и без. Проведено численное моделирование распределения поля в ближней зоне антенны строгим методом моментов с использованием программного комплекса FEKO. Анализ полученных результатов позволил сделать выводы о возможных ограничениях в использовании такой антенны в качестве приемно-передающей антенны в измерительных стендах. Предложена модернизация антенны за счет нанесения плоского тонкого слоя широкополосного радиопоглощающего материала на внутренние стенки рупора. Данная модернизация обеспечивает значительное уменьшение неравномерности распределения амплитуды поля в ближней зоне в широкой полосе частот от 4 до 15 ГГц.

For citation

Amchislavskiy I.A., Kuptsov I.M., Bulychev E.V., Menshikh N.L., Fedorov S.A. Experimental study and numerical simulation of near field distribution of weideband horn antenna // Journal of Radio Electronics. – 2019. – No. 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.10.10

References

  1. Milligan T. Modern antenna design. 2nd ed. Wiley: New Jersey. 2005. 614pp.
  2. Семененко В.Н., Чистяев В.А., Политико А.А., Басков К.М. Стенд для измерения в свободном пространстве радиофизических параметров материалов в сверхширокой полосе сверхвысоких частот // Измерительная техника. 2019. №2.
  3. Балабуха Н.П., Зубов А.С., Солосин В.С. Компактные полигоны для измерения характеристик рассеяния объектов. М.: Наука, 2007. 266 с.
  4. Казанцев Ю.Н., Козырев А.Н., Солосин В.С. Измерение коэффициентов отражения, близких к единице, при помощи квазиоптического рефлектометра на основе полых металлодиэлектрических волноводов // Радиотехника и Электроника. 2011. Т.56, №6, сс.682-688.
  5. Дьяконова О.А., Казанцев Ю.Н., Маречек С.В., Воронин И.В., Горбатов С.А. Методы и средства для измерения коэффициентов отражения от плоских образцов на миллиметровых, сантиметровых и дециметровых волн // Приборы и техника эксперимента, 2011, №2, сс.51 - 57.
  6. C. Bruns, P. Leuchtmann, R. Vahldieck. Analysis of a 1 - 18 GHz broadband double-ridged horn antenna // IEEE Trans. on electromagnetic compatibility, V. 45, No. 1, February 2003. P. 55.
  7. T.-C. Lin, C.-H. Lee, J-L. Dong, C.-N. Chiu, D.-B. Lin, H.-P. Lin. A new uniformity-enhanced double ridged horn antenna for radiated susceptibility test from 1 GHz to 18 GHz // 2018 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC), 14-18 May 2018.
  8. Антенна измерительная П6-23А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1990 г.
  9. Вычислительные методы в электродинамике. Под ред. Митры. М.: Мир, 1977. 487с.
  10. Hemming L. H. Electromagnetic anechoic chambers a fundamental design and specification guide. IEEE Press and Wiley Interscience.: New-York, 2002.