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", Україна http://orcid.org/0000-0002-3485-6822
  • Андрій Васильович Булашенко Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського", Україна 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

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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