Аналітичний метод конструктивного синтезу компактних поляризаторів з максимально плоскою фазочастотною характеристикою на основі двох реактивних елементів у квадратному хвилеводі

Автор(и)

  • Федір Федорович Дубровка Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Ukraine http://orcid.org/0000-0002-3485-6822
  • Андрій Васильович Булашенко Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Ukraine http://orcid.org/0000-0002-4987-4978

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347022090035

Ключові слова:

хвилеводний поляризатор, поляризатор на діафрагмах, поляризатор на штирях, матриця розсіювання, диференціальний фазовий зсув, коефіцієнт передачі, коефіцієнт відбиття, фазочастотна характеристика, амплітудно-частотна характеристика

Анотація

У статті запропоновано та розроблено наближений аналітичний метод конструктивного синтезу компактних поляризаторів на основі двох реактивних елементів у квадратному хвилеводі. Аналітичний синтез здійснено з умов відсутності відбиття та отримання потрібного фазового зсуву. В результаті отримано прості формули, які визначають параметри фазозсувних елементів та електричну відстань між ними. Конструктивний синтез здійснений з умов рівності необхідних та реальних провідностей штирів і діафрагм у квадратному хвилеводі та їх похідних на центральній частоті робочого діапазону частот. В результаті визначено реальні геометричні розміри поляризаторів на основі двох штирів та на основі двох діафрагм у квадратному хвилеводі, які забезпечують максимально плоску фазочастотну характеристику. Показано, що поляризатор на основі двох штирів у квадратному хвилеводі може забезпечити робочу смугу частот до 4% або 13% при відбитті електромагнітної енергії менше 1% або 10%, відповідно, і диференціальному фазовому зсуві Δφ = 90° ± 1°. Натомість, поляризатор на двох діафрагмах у квадратному хвилеводі при тих же умовах може забезпечити робочу смугу частот до 11% або 18% відповідно. Теоретичні результати підтверджено експериментальними даними.

Посилання

S. Piltyay, A. Bulashenko, V. Shuliak, “Development and optimization of microwave guide polarizers using equivalent network method,” J. Electromagn. Waves Appl., vol. 36, no. 5, pp. 682–705, 2022, doi: https://doi.org/10.1080/09205071.2021.1980913.

A. J. Simmons, “A compact broad-band microwave quarter-wave plate,” Proc. IRE, vol. 40, no. 9, pp. 1089–1090, 1952, doi: https://doi.org/10.1109/JRPROC.1952.273879.

A. J. Simmons, “Phase shift by periodic loading of waveguide and its application to broad-band circular polarization,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 3, no. 6, pp. 18–21, 1955, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1955.1124986.

E. E. Altshuler, “A periodic structure of cylindrical posts in a rectangular waveguide,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 9, no. 5, pp. 398–402, 1961, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1961.1125360.

Ф. Ф. Дубровка, А. М. Куприй, “Синтез фазовращателей СВЧ на основе реактивных элементов в волноводе,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 25, no. 8, pp. 32–36, 1982, doi: https://doi.org/10.20535/S00213470198208007X.

Y. Liu, F. Li, X. Li, H. He, “Design and optimization of wide and dual band waveguide polarizer,” in 2008 Global Symposium on Millimeter Waves, 2008, pp. 384–386, doi: https://doi.org/10.1109/GSMM.2008.4534654.

G. Virone, R. Tascone, O. A. Peverini, R. Orta, “Optimum-iris-set concept for waveguide polarizers,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 17, no. 3, pp. 202–204, 2007, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2006.890474.

G. Virone, R. Tascone, M. Baralis, O. A. Peverini, A. Olivieri, R. Orta, “A novel design tool for waveguide polarizers,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 53, no. 3, pp. 888–894, 2005, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2004.842491.

G. Virone, R. Tascone, O. A. Peverini, G. Addamo, R. Orta, “Combined-phase-shift waveguide polarizer,” IEEE Microw. Wirel. Components Lett., vol. 18, no. 8, pp. 509–511, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/LMWC.2008.2001005.

S. Hwang, J. Kim, K. Lee, “Study on design parameters of waveguide polarizer for satellite communication,” in 2012 IEEE Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation, 2012, pp. 153–154, doi: https://doi.org/10.1109/APCAP.2012.6333202.

B. Subbarao, V. F. Fusco, “Differential phase polarizer used for RCS control,” in IEEE Antennas and Propagation Society Symposium, 2004., 2004, pp. 4256-4259 Vol.4, doi: https://doi.org/10.1109/APS.2004.1330291.

A. Chittora, S. V. Yadav, “A compact circular waveguide polarizer with higher order mode excitation,” in 2020 IEEE International Conference on Electronics, Computing and Communication Technologies (CONECCT), 2020, pp. 1–4, doi: https://doi.org/10.1109/CONECCT50063.2020.9198499.

A. Bulashenko, S. Piltyay, O. Bykovskyi, O. Bulashenko, “Synthesis of waveguide diaphragm polarizers using wave matrix approach,” in 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), 2021, pp. 111–116, doi: https://doi.org/10.1109/UKRCON53503.2021.9575322.

S. Piltyay, A. Bulashenko, V. Shuliak, O. Bulashenko, “Electromagnetic simulation of new tunable guide polarizers with diaphragms and pins,” Adv. Electromagn., vol. 10, no. 3, pp. 24–30, 2021, doi: https://doi.org/10.7716/aem.v10i3.1737.

Ф. Ф. Дубровка, А. В. Булашенко, А. М. Куприй, С. И. Пильтяй, “Аналитико-численный метод конструктивного синтеза оптимальных поляризаторов на основе трех диафрагм в квадратном волноводе,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 64, no. 4, pp. 234–246, 2021, doi: https://doi.org/10.20535/S002134702104004X.

A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, I. V. Demchenko, “Wave matrix technique for waveguide iris polarizers simulation. Numerical results,” J. Nano- Electron. Phys., vol. 13, no. 5, pp. 05023-1-05023–6, 2021, doi: https://doi.org/10.21272/jnep.13(5).05023.

W. L. Stutzman, Polarization in Electromagnetic Systems, 2nd ed. Artech House, 2018, uri: https://us.artechhouse.com/Polarization-in-Electromagnetic-Systems-Second-Edition-P1945.aspx.

Y. Herhil, S. Piltyay, A. Bulashenko, O. Bulashenko, “Characteristic impedances of rectangular and circular waveguides for fundamental modes,” in 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), 2021, pp. 46–51, doi: https://doi.org/10.1109/UKRCON53503.2021.9575359.

D. M. Pozar, Microwave Engineering, 4th ed. New Jersey: Wiley and Sons, 2011, uri: https://www.wiley.com/en-us/Microwave+Engineering%2C+4th+Edition-p-9780470631553.

J. Helszajn, Microwave Polarizers, Power Dividers, Phase Shifters, Circulators, and Switches. Wiley, 2018, doi: https://doi.org/10.1002/9781119490104.

Еквівалента схема двоелементного поляризатора

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-30 — Оновлено 2022-12-26

Як цитувати

Дубровка, Ф. Ф., & Булашенко, А. В. (2022). Аналітичний метод конструктивного синтезу компактних поляризаторів з максимально плоскою фазочастотною характеристикою на основі двох реактивних елементів у квадратному хвилеводі. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 65(12), 731–751. https://doi.org/10.20535/S0021347022090035

Номер

Том 65 № 12 (2022)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

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.