Сверхширокополосная СВЧ биконическая антенна с высоким усилением для двухдиапазонных систем кругового радиомониторинга

Автор(и)

  • Федор Федорович Дубровка Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Ukraine https://orcid.org/0000-0002-3485-6822
  • Степан Иванович Пильтяй Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского", Ukraine https://orcid.org/0000-0002-6927-8663

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347020120018

Ключові слова:

сверхширокополосная антенна, биконическая антенна, всенаправленная антенна, линзовая антенна, двухдиапазонная система, круговой радиомониторинг

Анотація

В работе предложена, разработана, оптимизирована и экспериментально исследована новая всенаправленная сверхширокополосная СВЧ биконическая антенна с коэффициентом усиления больше 10 дБ. Главной особенностью разработанной биконической антенны является возможность ее использования в соосных двухдиапазонных системах кругового радиомониторинга. Возможность размещения двух всенаправленных антенн с разными рабочими диапазонами частот на одной оси обеспечивается подачей питания в биконической антенне с помощью коаксиальной линии передачи, во внутреннем проводнике которой проходит коаксиальная линия питания второй антенны с меньшими размерами проводников. Для обеспечения высокого коэффициента усиления биконической антенны (более 10 дБ при диаметре 21λ0) в конструкции использована осесимметричная диэлектрическая линза, предназначенная для выравнивания фазового фронта на апертуре в сверхшироком диапазоне частот с коэффициентом перекрытия 2,3:1. Применение оптимальной диэлектрической линзы позволяет достичь того же значения коэффициента усиления при диаметре антенны, который в 5 раз меньше, чем при отсутствии линзы.  Достоверность полученных теоретических результатов подтверждена хорошим согласованием рассчитанных характеристик с измеренными характеристиками разработанного экспериментального образца биконической антенны. Предлагаемая сверхширокополосная всенаправленная биконическая антенна может быть рекомендована для применения в современных и перспективных системах кругового радиомониторинга, радиоразведки, передачи информации и радиопротиводействия.

Посилання

C. A. Balanis, Ed., Modern Antenna Handbook. Wiley, 2008, doi: https://doi.org/10.1002/9780470294154.

R. A. Poisel, Ed., Antenna Systems and Electronic Warfare Applications. Artech House, 2012.

W. L. Stutzman, G. A. Thiele, Antenna Theory and Design, 3rd ed. Wiley, 2012.

T. A. Milligan, Modern Antenna Design, 2nd ed. Wiley-IEEE Press, 2005, uri: https://www.wiley.com/en-us/Modern+Antenna+Design%2C+2nd+Edition-p-9780471457763.

Ф. Ф. Дубровка, А. С. Ким, “Новая математическая модель двух-рефлекторной всенаправленной антенны,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 42, no. 6, pp. 1–10, 1999.

J. R. Bergmann, F. J. S. Moreira, “Omnidirectional ADE antenna with a GO-shaped main reflector for an arbitrary far-field pattern in the elevation plane,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 3, no. 7, p. 1028, 2009, doi: https://doi.org/10.1049/iet-map.2008.0171.

U. C. Resende, F. J. S. Moreira, J. R. Bergmann, “Analysis of omnidirectional antennas with radome operating in LMDS band for signals of digital TV,” in 2009 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference (IMOC), 2009, pp. 83–86, doi: https://doi.org/10.1109/IMOC.2009.5427625.

R. A. Penchel, S. R. Zang, J. R. Bergmann, F. J. S. Moreira, “Synthesis and rigorous analysis of omnidirectional ADE antenna with shaped main reflector described by local conic sections,” in 2012 6th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP), 2012, pp. 3110–3114, doi: https://doi.org/10.1109/EuCAP.2012.6206184.

R. A. Penchel, S. R. Zang, J. R. Bergmann, F. J. S. Moreira, “Use of parabolic sections to shape the main reflector of omnidirectional dual-reflector antennas,” in 2013 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), 2013, pp. 1382–1385, doi: https://doi.org/10.1109/ICEAA.2013.6632477.

S. R. Zang, J. R. Bergmann, “Analysis of omnidirectional dual-reflector antenna and feeding horn using method of moments,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 62, no. 3, pp. 1534–1538, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2013.2296775.

S. Z. Sapuan, F. H. Herie, M. Z. M. Jenu, “A new small sized wideband biconical antenna for Electromagnetic Compatibility (EMC) measurements,” in 2016 IEEE Asia-Pacific Conference on Applied Electromagnetics (APACE), 2016, pp. 222–225, doi: https://doi.org/10.1109/APACE.2016.7915891.

A. M. Bobreshov, A. S. Zhabin, E. A. Seregina, G. K. Uskov, “Biconical antenna with inhomogeneous dielectric lens for UWB applications,” Electron. Lett., vol. 56, no. 17, pp. 857–859, 2020, doi: https://doi.org/10.1049/el.2020.1098.

N. Liu, Z. Zhang, G. Fu, Q. Liu, L. Wang, “A compact biconical antenna for ultrawideband applications,” in 2013 5th IEEE International Symposium on Microwave, Antenna, Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications, 2013, pp. 327–332, doi: https://doi.org/10.1109/MAPE.2013.6689814.

S. S. Zhekov, A. Tatomirescu, G. F. Pedersen, “Modified biconical antenna for ultrawideband applications,” in 2016 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), 2016, pp. 1–5, doi: https://doi.org/10.1109/EuCAP.2016.7481364.

В. В. Яковлев, Ф. Ф. Дубровка, В. П. Білонога, Ю. В. Рябкін, С. І. Пільтяй, “Дводіапазонна всеспрямована антенна система,” Пат. UA 133696, 2019.

В. В. Яковлев, Ф. Ф. Дубровка, В. П. Білонога, Ю. В. Рябкін, С. І. Пільтяй, “Дводіапазонна всеспрямована антенна система,” Пат. UA 120019, 2019.

F. F. Dubrovka, G. A. Yena, P. Y. Stepanenko, V. M. Tereschenko, “Ultra wideband double ridged horns with rectangular aperture,” in 4th International Conference on Antenna Theory and Techniques (Cat. No.03EX699), 2003, vol. 2, pp. 590–593, doi: https://doi.org/10.1109/ICATT.2003.1238812.

Ф. Ф. Дубровка, С. Є. Мартинюк, П. Я. Степаненко, О. О. Второв, М. М. Гришко, В. В. Яковлев, “Перехід з коаксіальної лінії на Н-хвилевід,” Пат. UA 86630, 2009.

F. F. Dubrovka, A. J. Sushko, “Improvement of characteristics of UWB double ridged horn antennas,” in 2010 5th International Confernce on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals, 2010, pp. 45–47, doi: https://doi.org/10.1109/UWBUSIS.2010.5609086.

F. F. Dubrovka, S. I. Piltyay, “A high performance ultrawideband orthomode transducer and a dual-polarized quad-ridged horn antenna based on it,” in 2011 VIII International Conference on Antenna Theory and Techniques, 2011, pp. 176–178, doi: https://doi.org/10.1109/ICATT.2011.6170737.

S. He, L. Chang, Z. Z. Chen, “Design of a compact biconical antenna loaded with magnetic dipoles,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 16, pp. 840–843, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2016.2608920.

R. C. Johnson, H. B. Crawford, H. Jasik, Antenna Engineering Handbook, 2nd ed. New York, NY: McGraw-Hill, 1993.

Изготовленный опытный образец биконической антенны

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-30

Як цитувати

Дубровка, Ф. Ф., & Пильтяй, С. И. (2020). Сверхширокополосная СВЧ биконическая антенна с высоким усилением для двухдиапазонных систем кругового радиомониторинга. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 63(12), 730–745. https://doi.org/10.20535/S0021347020120018

Номер

Том 63 № 12 (2020): 90-летию РТФ КПИ им. Игоря Сикорского посвящается

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.