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
2020, № 3 · ELECTRODYNAMICS

Waveguide slot antenna with wide frequency scanning sector

V.A. Kaloshin1, D.T. Le2,3, E.V. Frolova1

1 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
2 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Dolgoprudnyi
3 Moscow Institute of Physics and Technology (State University), Dolgoprudny, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2020.3.9 UDC 621.396.67 EDN QZICPG

Abstract

A linear waveguide slot antenna with a wide sector of frequency scanning was investigated. The antenna is made in the form of a rectangular metal waveguide integrated into the substrate with slots periodically located in the wide wall. The waveguide slot antenna radiates at the -1st spatial harmonic. Using the finite element method, several variants with different numbers and arrangement of slots on a wide waveguide wall were investigated. The waveguide cells (one period) with a single, two and three transverse slots, two and four longitudinal slots were preliminarily investigated. The cell parameters are selected from the calculation so that the reflection coefficients are minimal at a frequency of 10 GHz, and the transmission coefficients are approximately equal to -0.3 dB. Based on the analysis of the frequency stability of the transmission coefficient, an antenna with four longitudinal slots was selected for further research. It is shown that two versions of the antenna with four longitudinal slots per period provide a wide sector of frequency scanning angles. In this case, the sinusoidal distribution of the field amplitude along the antenna provides a larger efficiency in the working frequency band than exponential one. The simulation results are confirmed by the measurement results of the matching characteristics and radiation of the experimental antenna sample.

  • волноводно-щелевая антенна
  • частотное сканирование
  • waveguide-slot antenna
  • frequency scanning
Аннотация (на русском)

Волноводно-щелевая антенна с широким сектором частотного сканирования

Исследована линейная волноводно-щелевая антенна с широким сектором частотного сканирования. Антенна выполнена в виде прямоугольного интегрированного в подложку метало - диэлектрического волновода с периодически расположенными в широкой стенке щелями. Волноводно-щелевая антенна излучает на -1-ой пространственной гармонике. С использованием метода конечных элементов исследованы несколько вариантов антенны с разным количеством и расположением щелей на широкой стенке волновода. Показано, что антенна с четырьмя продольными щелями на периоде обеспечивают широкий сектор углов частотного сканирования. При этом синусоидальное распределение амплитуды поля вдоль антенны обеспечивает большую величину КИП в рабочей полосе частот, чем экспоненциальное. Результаты моделирования подтверждены результатами измерений характеристик согласования и излучения экспериментального образца антенны.

For citation

Kaloshin V.A., Le D.T., Frolova E.V. Waveguide slot antenna with wide frequency scanning sector // Journal of Radio Electronics. – 2020. – No. 3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.3.9

References

  1. Уолтер К. Антенны бегущей волны // под ред. А. Ф. Чаплина. - М.: Энергия. - 1970.
  2. Калошин В. А. Антенны миллиметровых волн // Зарубежная радиоэлектроника. 1984. №11. С.81- 96.
  3. Мануилов М. Б., Лерер В. А., Синявский Г. П. Методы расчета и новые применения волноводно-щелевых антенных решеток // Успехи современной радиоэлектроники. 2007. №5. С. 3-28.
  4. Банков С. Е. Антенные решетки с последовательным питанием // - М., Физматлит. 2013.
  5. Калиничев В. И. Анализ и синтез волноводно-щелевой антенны с заданным амплитудным распределением // Журнал радиоэлектроники. 2015. №12. URL http://jre.cplire.ru/jre/dec15/8/text.pdf
  6. Калиничев В. И., Бабаскин А. А. Частотно-фазовое сканирование волноводно-щелевых антенных решеток, заполненных диэлектриком // Журнал радиоэлектроники. 2017. №9. URL http://jre.cplire.ru/jre/sep17/14/text.pdf
  7. David R. S., Okan Yurduseven, Laura P. M. and others. Analysis of a waveguide-fed metasurface antenna // Phys. Rev. Appl. 2017. V.8(5). 054048.