| Авторы |
Мякишева Мария Сергеевна, студент, Нижегородский государственный технический университет имени Р. Е. Алексеева (Россия, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24), m_myakisheva@inbox.ru
Кисиленко Кирилл Игоревич, старший преподаватель, кафедра физики и техники оптической связи, Нижегородский государственный технический университет имени Р. Е. Алексеева (Россия, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24), xander89@mail.ru
Тимофеев Евгений Петрович, кандидат технических наук, профессор, кафедра физики и техники оптической связи, Нижегородский государственный технический университет имени Р. Е. Алексеева (Россия, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24), m_myakisheva@inbox.ru
|
| Аннотация |
Актуальность и цели. Перспективным направлением для обеспечения высокоскоростных систем передач информации являются разработки приборов и устройств в терагерцовом диапазоне частот. Целью представленной работы
является проектирование антенны в диапазоне 105–115 ГГц, имеющей высокий коэффициент усиления при малом значении ширины диаграммы направленности главного лепестка. Антенное устройство обеспечивает узконаправленное излучение для создания высокоэффективных систем связи. При этом минимизация массогабаритных параметров устройства рассматривается одним из важнейших критериев, предъявляемых к современным устройствам. В работе представлен вариант упрощения конструкции питающего слоя существующего прототипа антенны.
Материалы и методы. После обоснованного выбора топологии устройства моделирование, оптимизация и расчет основных характеристик устройства производились в САПР CST Microwave Studio. Электродинамический анализ
структуры основан на использовании метода конечных элементов. Оптимизация, заключающаяся в более точной подстройке геометрических параметров устройства для достижения требуемых характеристик, основана на локальном
методе Classic Powell (классический метод Пауэлла).
Результаты. Разработаны компьютерные модели щелевых антенных решеток. Предложен компактный вариант исполнения устройства с планарным исполнением питающего слоя. Первичный анализ и оптимизация проводились
для решеток размерностями 16×16 и 32×32. При реализации антенных решеток с большим количеством излучающих щелей предложена их модернизация с введением дополнительного питающего слоя. Сопоставлены основные характеристики анализируемых устройств и устройств прототипов. Исследовано влияние на характеристики антенной решетки ее конструктивных элементов, в частности, введенных согласующих выступов в питающем слое.
Выводы. Показано, что введение согласующих выступов в питающем слое не только не улучшает основные характеристики устройства, но и увеличивает нежелательные отражения для топологии щелевой антенной решетки на высоких частотах. При увеличении размерности антенной решетки отрицательное влияние выступов на коэффициент отражения усиливается. Отказ от данных выступов позволил существенно упростить топологию питающего слоя кон-
струкции и, как следствие, изготовление устройства в целом.
|
|
Ключевые слова
|
антенная решетка, щелевая антенна, терагерцовый диапазон, САПР CST Microwave Studio, диаграмма направленности, волноводная система питания
|
| Список литературы |
1. Исаев, В. М. Современные радиоэлектронные системы терагерцового диапазона / В. М. Исаев // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2014. – Т. 4 (34). – С. 5.
2. Liu, J. Design and Fabrication of a High-Gain 60-GHz Cavity-Backed Slot Antenna Array Fed by Inverted Microstrip Gap Waveguide / J. Liu // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2017. – Т. 65, № 4. – С. 2117–2122.
3. Miura, Y. Double-layer full-corporate-feed hollow-waveguide slot array antenna in the 60-GHz band / Y. Miura // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2011. – Т. 59, № 8. – С. 2844–2851.
4. Tekkouk, K. Corporate-Feed Slotted Waveguide Array Antenna in the 350-GHz Band by Silicon Process / K. Tekkouk // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2017. – Т. 65, № 1. – С. 217–225.
5. Kim, D. 64×64-element and 32×32-element slot array antennas using double-layer hollowwaveguide corporate-feed in the 120 GHz band / D. Kim // IEEE Trans. Antennas Propag. – 2014. – Vol. 62, № 3. – P. 1507–1512.
6. Hirata, A. Alignment Control System Using Beam-Tilting 1-D Waveguide-Slot Array Antennas for 120-GHz-Band Corporate-Feed High-Gain 2-D Arrays / A. Hirata // IEICE Transactions on Communications. – 2017. – Т. 100, № 1. – С. 158–166.
|
