Вопросы радиоэлектроники. 2019; : 139-145
О ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ПЕЧАТНОГО ОДНОСЛОЙНОГО ТРАНСРЕФЛЕКТОРА С ПОВЫШЕННОЙ ФАЗОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ
https://doi.org/10.21778/2218-5453-2019-5-139-145Аннотация
Предложен новый тип конструкции однослойного трансрефлектора на основе микрополосковой отражательной антенной решетки. Разработанное устройство представляет собой однослойную печатную плату, на одной стороне которой расположена система печатных отражателей, а на другой – поляризационная структура, состоящая из параллельных металлических проводников. Форма и геометрические размеры печатных отражателей, расположенных по прямоугольной или по гексагональной (треугольной) схеме, выбраны таким образом, чтобы обеспечивать преобразование сферического фронта падающей вертикально поляризованной электромагнитной волны в плоский фронт отраженной волны. В случае облучения волной с горизонтальной поляризацией поляризационная структура обуславливает минимальные потери электромагнитной энергии при прохождении через разработанный трансрефлектор. Приведены результаты моделирования характеристик, в том числе фазовых кривых, элемента отражательной решетки в диапазоне крайне высоких частот (КВЧ) для различных углов падения волны на исследуемую планарную структуру. На основе полученных результатов определены размеры отражательных элементов трансрефлектора, обеспечивающие коррекцию падающей волны с необходимым фазовым дискретом, построена электродинамическая модель антенны с поворотом плоскости поляризации (АППП). Проведено моделирование основных характеристик излучения АППП с разработанным однослойным трансрефлектором.
Список литературы
1. Nayeri P., Yang F., Elsherbeni A. Z. Beam-scanning reflectarray antennas // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2015. Vol. 47. № 8. P. 32–47.
2. Rengarajan S. R. Scanning and defocusing characteristics of microstrip reflectarrays // IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 2010. Vol. 9. P. 163–166.
3. Nayeri P., Yang F., Elsherbeni A. Z. Reflectarray. Antennas: theory, designs, and applications. Wiley-IEEE Press, 2018. 424 p.
4. Обуховец В. А., Касьянов А. О. Микрополосковые отражательные антенные решетки. Методы проектирования и численное моделирование. М.: Радиотехника, 2006. 240 с.
5. Бахрах Л. Д., Галимов Г. К. Зеркальные сканирующие антенны. М.: Наука, 1981. C. 258–261.
6. Holzman E. L. Transreflector antenna design for millimeter-wave wireless links // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2005. Vol. 47. № 5. P. 9–22.
7. Сазонов Д. М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1988. С. 378–379.
8. Патент РФ на изобретение № 2439757/10.01.2012. Анцев Г. В., Кузьмин А. А., Погребняков А. М. Трансрефлектор.
9. Патент РФ на полезную модель № 167147/27.12.2016. Кузьмин А. А., Михайлов А. Н. Трансрефлектор.
10. Кузьмин А. А., Михайлов А. Н. Антенна с поворотом плоскости поляризации на основе плоского трансрефлектора. Матер. 27-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Севастополь, 2017. C. 1187–1193.
11. Жук М. С., Молочков Ю. Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. M.: Энергия, 1966. 648 c.
12. Анцев Г. В., Балашов В. М. Состояние и перспективы использования новых материалов и технологий для антенных систем бортового радиоэлектронного оборудования // Вопросы радиоэлектроники. 2013. № 2. С. 15–28.
13. Пригода Б. А., Кокунько В. С. Обтекатели антенн летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1970. С. 51.
14. Peterson L. E. R. Analysis of periodic structures via a time-domain finite-element formulation with a floquet ABC // IEEE Trans. 2006. Vol. AP. P. 933–944.
Issues of radio electronics. 2019; : 139-145
POSIBILITY OF CREATING A PRINTED SINGLE-LAYER TRANSREFLECTOR WITH INCREASED PHASE EFFICIENCY
https://doi.org/10.21778/2218-5453-2019-5-139-145Abstract
A new type of single‑layer transrefleсtor structure based on microstrip reflective antenna array is described. The developed device is a single‑layer printed circuit board on one side of which a system of printed reflectors is located, and on the other is a polarization structure consisting of parallel metal conductors, in contrast to a microstrip reflectarray antenna. The shape and geometrical dimensions of printed reflectors arranged in a rectangular or hexagonal (triangular) pattern are chosen in such a way that they transform a spherical front of an incident vertically polarized electromagnetic wave into a flat front of reflected wave. In the case of irradiation of the developed transreflector with a horizontal polarization wave, the printed structure makes minimal electromagnetic energy loss during its passage. The results of characteristics modeling (including phase curves) of an element of the reflective lattice in the W‑band for different angles of incidence of the wave on the planar structure under study are given. Based on the results obtained, the sizes of the reflective elements of the transreflector, which provide for the correction of the incident wave with the necessary phase discrete, are determined and an electrodynamic model of the transreflector antenna is built. The simulation of the main radiation characteristics of the antenna with the developed single‑layer transreflector was carried out.
References
1. Nayeri P., Yang F., Elsherbeni A. Z. Beam-scanning reflectarray antennas // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2015. Vol. 47. № 8. P. 32–47.
2. Rengarajan S. R. Scanning and defocusing characteristics of microstrip reflectarrays // IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 2010. Vol. 9. P. 163–166.
3. Nayeri P., Yang F., Elsherbeni A. Z. Reflectarray. Antennas: theory, designs, and applications. Wiley-IEEE Press, 2018. 424 p.
4. Obukhovets V. A., Kas'yanov A. O. Mikropoloskovye otrazhatel'nye antennye reshetki. Metody proektirovaniya i chislennoe modelirovanie. M.: Radiotekhnika, 2006. 240 s.
5. Bakhrakh L. D., Galimov G. K. Zerkal'nye skaniruyushchie antenny. M.: Nauka, 1981. C. 258–261.
6. Holzman E. L. Transreflector antenna design for millimeter-wave wireless links // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2005. Vol. 47. № 5. P. 9–22.
7. Sazonov D. M. Antenny i ustroistva SVCh. M.: Vysshaya shkola, 1988. S. 378–379.
8. Patent RF na izobretenie № 2439757/10.01.2012. Antsev G. V., Kuz'min A. A., Pogrebnyakov A. M. Transreflektor.
9. Patent RF na poleznuyu model' № 167147/27.12.2016. Kuz'min A. A., Mikhailov A. N. Transreflektor.
10. Kuz'min A. A., Mikhailov A. N. Antenna s povorotom ploskosti polyarizatsii na osnove ploskogo transreflektora. Mater. 27-i Mezhdunarodnoi Krymskoi konferentsii «SVCh-tekhnika i telekommunikatsionnye tekhnologii». Sevastopol', 2017. C. 1187–1193.
11. Zhuk M. S., Molochkov Yu. B. Proektirovanie antenno-fidernykh ustroistv. M.: Energiya, 1966. 648 c.
12. Antsev G. V., Balashov V. M. Sostoyanie i perspektivy ispol'zovaniya novykh materialov i tekhnologii dlya antennykh sistem bortovogo radioelektronnogo oborudovaniya // Voprosy radioelektroniki. 2013. № 2. S. 15–28.
13. Prigoda B. A., Kokun'ko V. S. Obtekateli antenn letatel'nykh apparatov. M.: Mashinostroenie, 1970. S. 51.
14. Peterson L. E. R. Analysis of periodic structures via a time-domain finite-element formulation with a floquet ABC // IEEE Trans. 2006. Vol. AP. P. 933–944.
