Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Антенная решетка на основе резонаторов Фабри–Перо с механоэлектрическим сканированием

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2021-24-5-36-49

Полный текст:

Аннотация

Введение. Организация сетей спутниковой связи на мобильных объектах в труднодоступных, удаленных местностях является актуальной задачей в рамках развития информационной связанности территорий РФ. Для организации спутниковой связи на транспортных средствах необходимы низкопрофильные эффективные антенные системы (АС) с сохранением характеристик направленности в широком секторе углов сканирования.

Цель работы. Исследование АР на основе резонатора Фабри–Перо с механоэлектрическим сканированием, а также оценка коэффициента усиления и направленности решетки при различных углах сканирования.

Материалы и методы. Численные исследования проведены методом конечных элементов (FEM – finite element method) и методом конечных разностей во временной области (FDTD), а также методами постобработки результатов.

Результаты. Проведено моделирование подрешетки на основе резонатора Фабри–Перо для АР с механоэлектрическим сканированием. Установлено, что коэффициент усиления (КУ) подрешетки на основе резонатора Фабри–Перо составляет не менее 32.5 дБ в полосе частот от 11.9 до 12.5 ГГц, а апертурный коэффициент использования поверхности (КИП) – не менее 0.65. В ходе исследования разработана и изготовлена АР на основе резонатора Фабри–Перо с механоэлектрическим сканированием. Характеристики АР на основе резонатора Фабри–Перо, полученные электродинамическим моделированием, совпадают с характеристиками, найденными экспериментальным путем. Деградация КУ АР на основе резонаторов Фабри–Перо составляет не более 2.5 дБ в секторе углов сканирования 0…70°. Отмечены преимущества использования антенных элементов на основе резонатора Фабри–Перо и построения на их основе мобильных спутниковых АС с широкоугольным сканированием.

Заключение. Применение в качестве излучателя резонатора Фабри–Перо и построение на его основе АР с механоэлектрическим сканированием позволяет достичь апертурного КИП антенны не менее 0.5 и деградации КУ в секторе углов 0…70° не более 2.5 дБ в полосе частот 11.9…12.5 ГГц

Об авторах

Е. А. Литинская
Сибирский федеральный университет
Россия

Литинская Елена Алексеевна – магистр по направлению «Радиотехника» (2011), аспирантка, старший преподаватель кафедры радиотехники

пр. Свободный, д. 79, Красноярск, 660041, Россия



С. В. Поленга
Сибирский федеральный университет
Россия

Поленга Станислав Владимирович – магистр по направлению «Радиотехника» (2009), старший преподаватель кафедры радиотехники

пр. Свободный, д. 79, Красноярск, 660041, Россия



Ю. П. Саломатов
Сибирский федеральный университет
Россия

Саломатов Юрий Петрович – кандидат технических наук (1982), профессор (2013), профессор кафедры радиотехники

пр. Свободный, д. 79, Красноярск, 660041, Россия



Список литературы

1. Letavin D. A., Konovalov A. L. Antenna for mobile communication of the 5th generation // Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT), М., 13–15 Mar. 2018 / Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. М., 2018. P. 1–4. doi: 10.1109/MWENT.2018.8337280

2. Jung Y., Shishlov A. V., Park S. Cassegrain Antenna With Hybrid Beam Steering Scheme for Mobile Satellite Communications // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2009. Vol. 57, № 5. P. 1367–1372. doi: 10.1109/TAP.2009.2016706

3. Dual-band Parabolic Antenna for High Capacity Backhauls and Fronthauls / H. R. D. Filgueiras, M. C. Melo, T. H. Brandão, S. Arismar Cerqueira // SBMO/IEEE MTT-S Intern. Microwave and Optoelectronics Conf. (IMOC), Aveiro, 10–14 Nov. 2019. Aveiro: IEEE, 2019. P. 1–3. doi: 10.1109/IMOC43827.2019.9317627

4. Design and prototyping of a microstrip transmitreceive array antenna for mobile Ku-band satellite terminals / R. Manrique, R. Torres, C. Domínguez, F. Tiezzi, J. R. Mosig // Proceedings of the Fourth European Conf. on Antennas and Propagation, Barcelona, 12–16 April 2010. Barcelona: IEEE, 2010. P. 1–5.

5. Jung Y.-B., Jeon S.-I., Kim Ch.-J. A APAA system for Ku-band mobile multimedia service via satellite // IEEE Antennas and Propagation Society Intern. Symp., Albuquerque, NM, 9–14 July 2006. Albuquerque: IEEE, 2006. P. 3123–3126. doi: 10.1109/APS.2006.1711271

6. Yang G., Zhang Y., Zhan S. Wide-Band and Wide-Angle Scanning Phased Array Antenna for Mobile Communication System // IEEE Open J. of Antennas and Propagation. 2021. Vol. 2. P. 203–212. doi: 10.1109/OJAP.2021.3057062

7. ФАР с механоэлектрическим сканированием / Е. А. Литинская, В. С. Панько, С. В. Поленга, Ю. П. Саломатов // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 1. С. 24–27.

8. A Ku-Band Low-Profile Wide-Angle Scanning Antenna Array with Combined Beam Steering / Y. A. Litinskaya, S. V. Polenga, A. V. Stankovsky, Yu. P. Salomatov // XIV Intern. Sci.-Tech. Conf. on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE), Novosibirsk, 2018. Novosibirsk: IEEE, 2018. P. 238–242. doi: 10.1109/APEIE.2018.8546218

9. Konstantinidis K., Feresidis A. P., Hall P. S. Multilayer Partially Reflective Surfaces for Broadband FabryPerot Cavity Antennas // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2014. Vol. 62, № 7. P. 3474–3481. doi: 10.1109/TAP.2014.2320755

10. Ge Y., Esselle K. P., Bird T. S. The Use of Simple Thin Partially Reflective Surfaces with Positive Reflection Phase Gradients to Design Wideband, Low-Profile EBG Resonator Antennas // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012. Vol. 60, № 2. P. 743–750. doi: 10.1109/TAP.2011.2173113

11. Ku-band antenna array element based on FabryPerot cavity / A. M. Alexandrin, S. V. Polenga, A. V. Stankovsky, A. D. Nemshon, Y. A. Litinskaya, A. D. Hudonogova, Yu. P. Salomatov // Asia-Pacific Microwave Conf. (APMC), New Delhi, 5–9 Dec. 2016. New Delhi: IEEE, 2016. P. 1–4. doi: 10.1109/APMC.2016.7931338

12. Carluccio G., Mazzinghi A., Freni A. Design and Manufacture of Cosecant-Squared Complementary Reflectarrays for Low-Cost Application // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2017. Vol. 65, № 10. P. 5220–5227. doi: 10.1109/TAP.2017.2743743

13. True-Time-Delay Mechanical Phase Shifter in Gap Waveguide Technology for Slotted Waveguide Arrays in KaBand / D. Sánchez-Escuderos, J. I. Herranz-Herruzo, M. Ferrando-Rocher, A. Valero-Nogueira // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. Vol. 69, № 5. P. 2727–2740. doi: 10.1109/TAP.2020.3030993

14. On-the-move antenna systems for broad-band satellite communications / M. Gachev, V. Boyanov, S. Kamenopolsky, V. Peshlov, B. Marinov, P. Dankov // The 8th European Conf. on Antennas and Propagation (EuCAP 2014), Hague, 6–11 April 2014. The Hague: IEEE, 2014. P. 2445–2449. doi: 10.1109/EuCAP.2014.6902312

15. High-Throughput Satellite Connectivity for the Constant Contact Vehicle / R. A. Stevenson, D. Fotheringham, T. Freeman, T. Noel, T. Mason, S. Shafie // 48th European Microwave Conf. (EuMC), Madrid, 23–27 Sept. 2018. Madrid: IEEE, 2018. P. 316–319. doi: 10.23919/EuMC.2018.8541456


Рецензия

Для цитирования:


Литинская Е.А., Поленга С.В., Саломатов Ю.П. Антенная решетка на основе резонаторов Фабри–Перо с механоэлектрическим сканированием. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2021;24(5):36-49. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2021-24-5-36-49

For citation:


Litinskaya Y.A., Polenga S.V., Salomatov Y.P. Antenna Array Based on Fabry–Perot Cavity with Mechanoelectrical Beam Steering. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2021;24(5):36-49. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2021-24-5-36-49

Просмотров: 175


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)