МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ЯЧЕЙКИ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК НА КОЛЬЦЕВЫХ ЩЕЛЯХ

Исследуется элементарная ячейка однослойной отражательной антенной решетки на кольцевых щелевых элементах. Математическая модель отражательного элемента основана на интегральном уравнении относительного магнитного тока на щели, которое решается методом моментов с использованием функции Грина в спектральной области. В качестве базиса для разложения в ряд магнитного тока используются высшие моды коаксиальной линии, выраженные через цилиндрические функции. Показано, что щелевым отражательным элементам свойственно наличие пораженных частот, на которых возникают объемные резонансные моды. Эти частоты определяются полюсами функции Грина в спектральной области. Причем резонансная мода низшего порядка при определенных условиях может оказаться в рабочей полосе частот. Приводятся зависимости фазы рассеянного поля от размеров кольцевой щели, демонстрирующие, что на пораженной частоте отражательный элемент неработоспособен. Построены картины силовых линий, показывающие, что распределение электрического поля на щели при резонансной моде значительно отличается от распределения в нормальном режиме. Также установлено, что тщательным подбором геометрических параметров отражательного элемента удается вытеснить пораженные частоты за пределы рабочего диапазона.

отражательные антенные решетки, интегральное уравнение, щелевые элементы, функция Грина в спектральной области, спектральная область, метод моментов, кольцевой излучатель

1. John Huang, Jose Antonio Encinar. Reflectarray Antennas. New Jersey: A John Wiley & Sons, 2007. 320 p.

2. Nayery P., Yang F., Elsherbeni A. Z. Reflectarray Antennas: Theory, Designs and Applications // IEEE Press. 2018. 424 p.

3. Reflectarray Antennas for Dual Polarization and Broadband Telecom Satellite Applications Rafael Florencio / J. A. Encinar, R. R. Boix, V. Losada, G. Toso // IEEE Trans. on Ant. and Propag. 2015. Vol. 63, No 4. P. 1234–1246.

4. Design, Manufacture, and Measurement of a LowCost Reflectarray for Global Earth Coverage / D. R. Prado, A. Campa, M. Arrebola, M. R. Pino, J. A. Encinar, F. LasHeras // Ant. and Wireless Propag. Lett. 2016. Vol. 15. P. 1418–1421

5. Design and Analysis of a Reflectarray Using Slot Antenna Elements for Ka-band SatCom / Q. Luo, S. Gao, C. Zhang, D. Zhou, T. Chaloun, W. Menzel, V. Ziegler, M. Sobhy // IEEE Trans. on Ant. and Propag. 2015. Vol. 63, No 4. P. 1365–1374.

6. Millimeter-Wave Waveguide Reflectarray / S. V. Polenga, A. V. Stankovsky, R. M. Krylov, A. D. Nemshon, Y. A. Litinskaya, Y. P. Salomatov // 2015 Intern. Siberian Conf. on Control and Communications (SIBCON), Omsk, 21–23 May 2015. Piscataway: IEEE, 2015. P. 1–4.

7. Yong Heui Cho, Woo Jin Byun, Myung Sun Song. High Gain Metal-Only Reflectarray Antenna Composed of Multiple Rectangular Grooves // IEEE Trans. on Ant. and Propag. 2011. Vol. 59, No 12. P. 4559–4568

8. Hsi-Tseng Chou, Chen-Ying Lin, Ming-Hsi Wu. A High Efficient Reflectarray Antenna Consisted of Periodic All-Metallic Elements for the Ku-band DTV Applications // IEEE Ant. and Wireless Propag. Lett. 2015. Vol. 14. P. 1542–1545.

9. Wenxing An, Shenheng Xu, Fan Yang. A MetalOnly Reflectarray Antenna Using Slot-Type Elements // IEEE Antennas and Wireless Propagation Lett. 2014. Vol. 13. P. 1553–1556.

10. A Low-Cost Metal-Only Reflectarray Using Modified Slot-Type Phoenix Element With 360° Phase Coverage / Ruyuan Deng, Fan Yang, Shenheng Xu, Maokun Li // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2016. Vol. 64, iss. 4. P. 1556–1560.

11. Design of a Low-Cost Single-Layer X/Ku DualBand Metal-Only Reflectarray Antenna / Ruyuan Deng, Shenheng Xu, Fan Yang, Maokun Li // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2017. Vol. 16. P. 2106–2109.

12. Характеристики плоских отражательных антенных решеток, выполненных на основе фрезерованных композитных панелей / Ю. Г. Антонов, С. В. Балландович, Г. А. Костиков, М. И. Сугак // Антенны. 2010. No 10. С. 5–10.

13. K-Band Slot Reflectarray Antennas / M. I. Sugak, S. V. Ballandovich, G. A. Kostikov, Y. G. Antonov, L. M. Liubina // 2018 IEEE Conf. of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, St. Petersburg, 29 Jan.–1 Feb. 2018. Piscataway: IEEE, 2018. P. 516–520.

14. Investigation of Slot Reflectarray Antennas / M. I. Sugak, S. V. Ballandovich, G. A. Kostikov, L. M. Liubina // Electronic and Networking Technologies (MWENT), 2018 Moscow Workshop on, Moscow, 14–16 March 2018. P. 1–4.

15. Felsen L. B., Marcuvitz N. Radiation and Scattering of Waves. New Jersey: John Wiley & Sons Inc, 2003. P. 888.