Предельные характеристики согласования приемных рамочных антенн с помощью нефостеровских цепей

Исследуются предельные характеристики согласования электрически малоразмерной рамочной антенны с помощью простейшей нефостеровской цепи – отрицательной индуктивности. Рассмотрены различные варианты включения отрицательной индуктивности в структуру рамочной антенны. Получено аналитическое предельное соотношение для рабочей полосы частот рамочной антенны при включении отрицательной индуктивности в разрыв проводника рамки. Показано, что для практической реализации наиболее удобной является схема с включением отрицательной индуктивности между проводящей плоскостью и свободным выводом рамки. При таком включении нефостеровского элемента существует небольшой проигрыш в ширине рабочей полосы частот по сравнению с включением этой индуктивности в разрыв проводящей плоскости рамки, однако в 2 раза выше наводимая в рамке ЭДС. Получено интегральное выражение для максимальной полосы согласования рамочной антенны при включении отрицательной индуктивности у заземленного вывода, интеграл в котором вычислялся численно для различных добротностей рамочной антенны и соотношений между резонансной частотой рамки и рабочим диапазоном частот. Полученные результаты подобны ограничению Фано–Юлы для пассивных согласующих цепей.

согласование, добротность, электрически малая антенна, нефостеровские элементы, конвертор отрицательного импеданса

1. Sussman-Fort S. E., Rudish R. V. Non-Foster Impedance Matching of Electrically-Small Antennas // IEEE Trans. on Ant. and Prop. 2009. Vol. AP-57. P. 2230–2241.

2. Keum-Su Song, Rojas R. G. Non-Foster Impedance Matching of Electrically Small Antenna // IEEE Intern. Symp. on Antennas and Propagation and CNC/USNC/URSI National Radio Science Meeting, Toronto, Ontario, Canada, July 11–17, 2010. IEEE Trans. on Ant. and Prop. S/URSI. 2010. P. 215–402.

3. Bandwidth Limitations of Dipoles Matched with nonFoster Impedances / M. Hirvonen, A. Hujanen, J. Holmberg, J. C.-E. Sten // Proc. of Europ. Conf. on Antennas Propagat., EUCAP 2007, 6–10 Nov. 2007. URL: https://aaltodoc.aalto.fi/bitstream/handle/123456789/3017/article3.pdf (дата обращения: 20.02.2018).

4. Головков А. А., Можаева Е. И. Ограничение полосы согласования приемных штыревых антенн нефостеровскими цепями// Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2016. № 2. С. 59–63.

5. John Dr., Volakis L. Antenna Engineering. Handbook. New York: McGraw-Hill, 2007. 1755 p.

6. Aberle J. T. Two-Port Representation of an Antenna with Application to Non-Foster Matching Network // IEEE Trans. on Ant. and Prop. 2008. Vol. AP-56, № 5. P. 1218–1222.