Нелинейные эффекты в реконфигурируемой антенне

Автор(и)

  • Дмитрий Сергеевич Гавва Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Україна https://orcid.org/0000-0002-4033-7746
  • Евгений Александрович Медведев Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Україна https://orcid.org/0000-0002-6498-7954
  • Елена Александровна Иванова Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Україна https://orcid.org/0000-0001-9970-7951
  • Елена Витальевна Шарапова Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Україна https://orcid.org/0000-0002-3638-155X

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347018030020

Ключові слова:

реконфигурируемая антенна, коммутация электродинамической структуры, МЭМС, вольт-фарадная характеристика, искажения сигнала

Анотація

Современные телекоммуникационные системы, работающие с различными стандартами передачи данных, часто строятся на основе использования реконфигурируемых антенн. Включение в излучающую структуру антенны нелинейных радиоэлементов позволяет получить не только расширение функциональных возможностей антенны (переключение рабочей частоты, изменение формы диаграммы направленности, изменение поляризации, входного импеданса и т. п.), но и может вызывать ряд нелинейных эффектов, искажающих характеристики антенны и передаваемые данные. В связи с этим актуальными являются вопросы, рассмотренные в данной работе. А именно: описана методика численного анализа нелинейных эффектов в реконфигурируемых антеннах, рассмотрены особенности применяемых в антеннах нелинейных коммутационных радиоэлементов, проведены численные исследования влияния вольт-фарадной характеристики коммутатора излучающей структуры и мощности возбуждения на характеристики антенны. Выполненные оценочные исследования позволяют получать общие представления и осуществлять прогнозирование нелинейных искажений в реконфигурируемых антеннах, вызванных присутствием в них коммутаторов различных типов.

Біографія автора

Дмитрий Сергеевич Гавва, Харьковский национальный университет радиоэлектроники

доцент кафедры Компьютерной радиоинженерии и систем защиты информации

Посилання

Лучанинов, А. И.; Гавва, Д. С.; Шарапова, Е. В. Нелинейные эффекты в элементах электродинамических микрополосковых устройств на основе высокотемпературных cверхпроводников. Харьков: Коллегиум, 2015. 159 с. ISBN 978-966-97351-2-6.

Сидоров, Я. Г.; Гава, Д. С. “Нелинейные свойства реконфигурируемых антенн. Часть 1: Моделирование реконфигурируемой двухчастотной антенны,” Восточно-Европейский журнал передовых технологий, Т. 3, № 3, С. 52-56, 2009. URI: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/20288.

Сидоров, Я. Г. “Математическая модель реконфигурируемых антенн с учетом нелинейных свойств управляющих элементов,” Радиотехника (Харьков), № 155, С. 274-281, 2008.

Лучанинов, А. И.; Гавва, Д. С.; Крикун, Е. В.; Скорикова, Ю. В. “Структурный синтез реконфигурируемых антенн,” Восточно-Европейский журнал передовых технологий, Т. 4, № 9, С. 28-34, 2010. URI: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/3037.

Anagnostou, D. E. “Technological advances in reconfigurable and autonomous antenna systems,” Proc. of 8th European Conf. on Antennas and Propagation, EuCAP 2014, 6-11 Apr., 2014, Hague, Netherlands. IEEE, 2014, р. 1727-1730. DOI: http://doi.org/10.1109/EuCAP.2014.6902125.

Jokic, I.; Frantlovic, M.; Djuric, Z. “RF MEMS and NEMS components and adsorption-desorption induced phase noise,” Proc. of 29th Int. Conf. on Microelectronics, MIEL-2014, 12-14 May 2014, Belgrade, Serbia. IEEE, 2014, р. 117-124. DOI: http://doi.org/10.1109/MIEL.2014.6842100.

Attar, S. S.; Setoodeh, Sormeh; Mansour, Raafat R.; Gupta, Deepnarayan. “Low-temperature superconducting DC-contact RF MEMS switch for cryogenic reconfigurable RF front-ends,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 62, No. 7, P. 1437-1447, 2014. DOI: http://doi.org/10.1109/TMTT.2014.2327205.

Кукушкин, А. Е.; Бичурин, М. И.; Татаренко, А. С.; Семенов, Г. А. “Применение МЭМС-технологий при разработке переменных СВЧ-аттенюаторов,” Вестник Новгородского государственного университета, № 6, C. 77-81, 2015. URI: http://www.novsu.ru/vestnik/vestnik/i.78099/?article=1202163.

Dussopt, L.; Rebeiz, G. M. “Intermodulation distortion and power handling in RF MEMS switches, varactors, and tunable filters,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 51, No. 4, P. 1247-1256, 2003. DOI: http://doi.org/10.1109/TMTT.2003.809650.

Rebeiz, Gabriel M. RF MEMS Theory, Design, and Technology. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2003. ISBN: 978-0-471-20169-4.

Гавва Д. С. “Представление поверхностного импеданса при моделировании электродинамических устройств выполненных на основе ВТСП материалов,” Радиотехника (Харьков), № 182, С. 121-129, 2015.

Лучанинов, А. И.; Гавва, Д. С.; Крикун, Е. В.; Вишнякова, Ю. В. “Результаты исследования нелинейных эффектов в микрополосковых линиях с ВТСП,” Восточно-Европейский журнал передовых технологий, Т. 2, № 9, С. 4-8, 2012. URI: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/3784.

Cho, S.; Lee, S. “Intermodulation measurements in superconducting meander lines,” IEEE Trans. Applied Superconductivity, Vol. 9, No. 2, Р. 3998-4001, 1999. DOI: http://doi.org/10.1109/77.783904.

Vähä-Heikkilä, Tauno. MEMS tuning and matching circuits, and millimeter wave on-wafer measurements. Dissertation for the degree of Doctor of Science in Technology. VTT Technical Research Centre ofFinland, 2006. ISBN 951-38-6705-6.

Arathy, U. S.; Resmi, R. “Analysis of pull-in voltage of MEMS switches based on material properties and structural parameters,” Proc. of Int. Conf. on Control, Instrumentation, Communication and Computational Technologies, ICCICCT, 18-19 Dec. 2015, Kumaracoil, India. IEEE, 2015, P. 57-61. DOI: http://doi.org/10.1109/ICCICCT.2015.7475249.

Bhatasana, Piyush; Pujara, Dhaval; Bera, S. C. “Movable parallel plate RF MEMS switch with wide frequency response,” Proc. of Applied Electromagnetics Conf., AEMC, 18-21 Dec. 2015, Guwahati, India. IEEE, 2015, P. 1-2. DOI: http://doi.org/10.1109/AEMC.2015.7509162.

Girbau, David; Otegi, Nerea; Pradell, Lluнs; Lбzaro, Antonio. “Generation of third and higher-order intermodulation products in MEMS capacitors, and their effects,” Proc. of 13th EGAAS Symp., 3-4 Oct. 2005, Paris, France. IEEE, 2005, P. 593-596. DOI: http://doi.org/10.1109/EUMC.2005.1610245.

Herfst, R. W.; Huizing, H. G. A.; Steeneken, P. G.; Schmitz, J. “Characterization of dielectric charging in RF MEMS capacitive switches,” Proc. of IEEE Int. Conf. on Microelectronic Test Structures, 6-9 Mar. 2006, Austin, TX, USA. IEEE, 2006, P. 133-136. DOI: http://doi.org/10.1109/ICMTS.2006.1614290.

Peroulis, D.; Pacheco, S.; Sarabandi, K.; Katehi, P. B. “MEMS devices for high isolation switching and tunable filtering,” IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 11-16 Jun. 2000, Boston, MA, USA. IEEE, 2000, P. 1217-1220. DOI: http://doi.org/10.1109/MWSYM.2000.863578.

Shifrin, Y. S.; Luchaninov, A. I.; Gavva, D. S.; Zhurbenko, V. V. “Excitation of wire structures with nonlinear characteristics of the surface impedance,” Proc. of 5th Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques, 24-27 May 2005, Kyiv, Ukraine. IEEE, 2005, Р. 156-159. DOI: http://doi.org/10.1109/ICATT.2005.1496909.

Gavva, D. S. “Characteristics of arbitrarily configurated thin wire antennas with the nonlinear surface impedance,” Proc. of 4th Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques, 9-12 Sept. 2003, Sevastopol, Ukraine. IEEE, 2003, Vol. 2, Р. 852-855. DOI: http://doi.org/10.1109/ICATT.2003.1238887.

Гавва, Д. С.; Лучанинов, А. И.; Омаров, М. А. “Характеристики проволочных электродинамических структур, возбуждаемых источниками различных типов,” Радиотехника (Харьков), № 134, С. 256-260, 2003.

Лучанинов, А. И.; Гавва, Д. С.; Уайд, С. Р. “Вибраторы с неравномерным распределением нелинейности поверхностного импеданса,” Радиотехника (Харьков), № 177, С. 202-222, 2014.

Mansour, R. R.; Bakri-Kassem, M.; Daneshmand, M.; Messiha, N. “RF MEMS devices,” Proc. of Int. Conf. on MEMS, NANO and Smart Systems, ICMENS'03, 23 Jul. 2003, Banff, Alberta, Canada. IEEE, 2003, P. 103-107. DOI: http://doi.org/10.1109/ICMENS.2003.1221974.

Dey, Sukomal; Koul, Shiban K. “Reliability analysis of Ku-band 5-bit phase shifters using MEMS SP4T and SPDT switches,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 63, No. 12, P. 3997-4012, Dec. 2015. DOI: http://doi.org/10.1109/TMTT.2015.2491938.

Souchon, F.; Charvet, PL.; Maeder-Pachurka, C.; Audoin, M. “Dielectric charging sensitivity on MEMS switches,” Proc. of Int. Conf. on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, 10-14 Jun. 2007, Lyon, France. IEEE, 2007, P. 363-366. DOI: http://doi.org/10.1109/SENSOR.2007.4300143.

Орлов, А. В.; Кукушкин, А. Е.; Афиногенов, И. А. “Применение МЭМС технологий в практике разработки электростатических реле,” Вестник новгородского государственного университета, Т. 1, № 75, C. 124-128, 2013. URI: http://www.novsu.ru/file/1092668.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-03-28

Як цитувати

Гавва, Д. С., Медведев, Е. А., Иванова, Е. А., & Шарапова, Е. В. (2018). Нелинейные эффекты в реконфигурируемой антенне. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(3), 129–149. https://doi.org/10.20535/S0021347018030020

Номер

Том 61 № 3 (2018)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 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.