Оптимальні конструкції хвилевідних пластинчастих поляризаторів Х-діапазону з різними товщинами сходинок пластин-перегородок

Федір Федорович Дубровка; Степан Іванович Пільтяй; Роман Ростиславович Дубровка; Микола Литвин; Сергій Литвин

doi:10.20535/S0021347021090041

Автор(и)

Федір Федорович Дубровка Національний технічний університет України «Київский політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-3485-6822
Степан Іванович Пільтяй Національний технічний університет України «Київский політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-6927-8663
Роман Ростиславович Дубровка Національний технічний університет України «Київский політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-0051-4784
Микола Литвин Національний технічний університет України «Київский політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна
Сергій Литвин Національний технічний університет України «Київский політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021090041

Анотація

У статті представлено результати оптимізації (конструктивного синтезу) хвилевідних пластинчастих поляризаторів (septum polarizer) з різними товщинами сходинок поздовжньої пластини-перегородки з використанням методу скінченних елементів. Отримано оптимальні розміри поляризаторів X-діапазону з 2-, 3-, та 4-сходинковими пластинами-перегородками для різних відносних смуг частот. Показано, що використання 3-сходинкової пластини-перегородки зі змінною товщиною сходинок, замість пластини-перегородки постійної товщини, покращує коефіцієнт відбиття та кросполяризаційну розв’язку хвилевідного пластинчастого поляризатора на 2–5, та 3–6 дБ відповідно, залежно від відносної смуги частот. Також наведено результати вимірювання характеристик сконструйованого і виготовленого дослідного зразка поляризатора з оптимальною 3-сходинковою пластиною-перегородкою зі змінною товщиною сходинок для робочого діапазону частот 7,70–8,50 ГГц. Показано, що у всьому зазначеному діапазоні частот експериментальні значення КСВН та кросполяризаційної розв’язки дослідного зразка поляризатора разом з переходами та згинами складають менше 1,4 та вище 30 дБ відповідно. Розроблений компактний поляризатор призначений для застосування у складі квазі-моноімпульсного опромінювально-перетворювального модуля дзеркальної антени земної станції супроводу супутників дистанційного зондування Землі, що працюють на ортогональних колових поляризаціях.

Посилання

W. L. Stutzman, Polarization in Electromagnetic Systems. Norwood, MA, USA: Artech House, 2018.
F. Dubrovka et al., “Circularly polarised X-band H11- and H21-modes antenna feed for monopulse autotracking ground station”, IEEE Ukrainian Microwave Week, Kharkiv, Ukraine, September 2020, pp. 196–202. DOI: 10.1109/UkrMW49653.2020.9252600.
O. A. Peverini, G. Virone, G. Addamo, R. Tascone, “Development of passive microwave antenna-feed systems for wide-band dual-polarisation receivers,” IET Microwaves, Antennas Propag., vol. 5, no. 8, p. 1008, 2011, doi: https://doi.org/10.1049/iet-map.2010.0340.
C. Granet et al., “The designing, manufacturing, and testing of a dual-band feed system for the Parkes radio telescope,” IEEE Antennas Propag. Mag., vol. 47, no. 3, pp. 13–19, 2005, doi: https://doi.org/10.1109/MAP.2005.1532537.
W. L. Stutzman, G. A. Thiele, Antenna Theory and Design, 3rd ed. Wiley, 2012.
B. Deutschmann, A. F. Jacob, “Broadband septum polarizer with triangular common port,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 68, no. 2, pp. 693–700, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2019.2951138.
Y. Hasegawa, H. Maezawa, H. Ogawa, “Novel 500-GHz band waveguide stepped septum-type circular polarizer with a new high-accuracy and very small waveguide flange,” J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves, vol. 42, no. 1, pp. 1–16, 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s10762-020-00752-9.
E. Menargues et al., “Four-port broadband orthomode transducer enabling arbitrary interelement spacing,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 66, no. 12, pp. 5521–5530, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2018.2878208.
J. A. Ruiz-Cruz, J. R. Montejo-Garai, C. A. Leal-Sevillano, J. M. Rebollar, “Orthomode transducers with folded double-symmetry junctions for broadband and compact antenna feeds,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 66, no. 3, pp. 1160–1168, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2018.2794364.
J. Kim, S. Yoon, E. Jung, J. W. Lee, T. K. Lee, W. K. Lee, “Triangular-shaped stepped septum polarizer for satellite communication,” in IEEE Antennas and Propagation Society, AP-S International Symposium (Digest), 2011, pp. 854–857, doi: https://doi.org/10.1109/APS.2011.5996409.
J. C. Angevain, N. J. G. Fonseca, “Waveguide septum polarizer shaped with Legendre polynomials,” in 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation, EUCAP 2017, 2017, pp. 2286–2290, doi: https://doi.org/10.23919/EuCAP.2017.7928324.
C. A. Leal-Sevillano, K. B. Cooper, J. A. Ruiz-Cruz, J. R. Montejo-Garai, J. M. Rebollar, “A 225 GHz circular polarization waveguide duplexer based on a septum orthomode transducer polarizer,” IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol., vol. 3, no. 5, pp. 574–583, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/TTHZ.2013.2264317.
W. Zhong, B. Li, Q. Fan, Z. Shen, “X-band compact septum polarizer design,” in ICMTCE2011 - Proceedings 2011 IEEE International Conference on Microwave Technology and Computational Electromagnetics, 2011, pp. 167–170, doi: https://doi.org/10.1109/ICMTCE.2011.5915191.
J. A. Ruiz-Cruz, M. M. Fahmi, M. Daneshmand, R. R. Mansour, “Compact reconfigurable waveguide circular polarizer,” in IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2011.5972872.
J. A. Ruiz-Cruz, M. M. Fahmi, S. A. Fouladi, R. R. Mansour, “Waveguide antenna feeders with integrated reconfigurable dual circular polarization,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 59, no. 12 PART 2, pp. 3365–3374, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2011.2170581.
N. Nikolic, A. Weily, I. Kekic, S. L. Smith, K. W. Smart, “A septum polarizer with integrated square to circular tapered waveguide transition,” in 2018 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium and USNC/URSI National Radio Science Meeting, APSURSI 2018 - Proceedings, 2018, pp. 725–726, doi: https://doi.org/10.1109/APUSNCURSINRSM.2018.8608909.
Ф. Ф. Дубровка, С. И. Пильтяй, Р. Р. Дубровка, Н. Н. Литвин, С. Н. Литвин, “Оптимальные конструкции волноводно-пластинчатых поляризаторов для различных относительных рабочих полос частот,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 63, no. 1, pp. 21–32, 2020, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347020010021.