Формирование излучения металлизированным диэлектрическим диском с неосевым возбуждением

Abstract

Формирование узкой диаграммы направленности (ДН) для малогабаритных излучателей, применяемых в системах связи, является актуальной задачей, решению которой в настоящее время посвящен ряд работ как в отечественных, так и в зарубежных научных журналах. В нашей работе реализован подход, связанный с применением анализа распределений электромагнитного поля в ближней и промежуточной зонах излучения для объяснения особенностей формирования ДН малоапертурного излучателя с неосевым возбуждением. Численное моделирование распределения ближних полей, ДН и коэффициента обратных потерь при изменении геометрических параметров предложенного диэлектрического дискового излучателя с металлизированным диском позволило определить его оптимальные размеры для формирования заданной ДН. В результате тестирования созданного макета диэлектрического дискового излучателя получены следующие характеристики: полоса пропускания 20 %, ширина ДН в E-плоскости 28°, в Н-плоскости – 40°; максимум излучения ориентирован в направлении зенита. Данный подход к анализу характеристик излучателей может быть использован для создания новых излучателей с заданными характеристиками, а предложенный излучатель применен в системах связи.

Формування вузької диаграми спрямованості (ДС) для малорозмірних випромінювачів, що використовуються в системах зв’язку, є актуальною проблемою, вирішенню якої на сьогодні присвячено низку робіт як у вітчизняних, так і в іноземних журналах. У поданій роботі реалізовано підхід, що пов’язаний з аналізом розподілу електромагнітного поля у ближній та проміжній зонах випромінювання, для пояснення особливостей формування ДС малорозмірного випромінювача з неосьовим збудженням. Чисельне моделювання розподілу ближніх електромагнітних полів, ДС та коефіцієнта зворотних втрат при зміні геометричних параметрів запропонованого діелектричного дискового випромінювача з металізованим діелектричним диском дозволило визначити його оптимальні розміри для формування ДС, що була задана. У результаті проведених тестових вимірів створеного макета діелектричного дискового випромінювача отримані наступні характеристики: смуга пропускання 20 %, ширина ДС у Е-площині 28°, у Н-площині – 40°, максимум випромінювання орієнтований у напрямку осі випромінювача. Даний підхід до аналізу характеристик випромінювачів може бути використаний для створення нових випромінювачів з наперед заданими характеристиками, а запропонований випромінювач придатний для систем зв’язку.

With reference to the small-size radiators used in different communication systems the problem of forming a narrow radiation pattern (RP) remains relevant today. A number of papers published both in domestic and foreign scientific journals are devoted to the problem like that. In this paper we implemented an approach involving the use of analysis of the electromagnetic nearfield distributions to explain the features of beamforming by the small-aperture radiator with off-axis excitation. The results of simulations obtained in studying such characteristics of the proposed original dielectric disk radiator as the near-filed distribution, RP and return loss coefficient when changing the geometric parameters of radiator components allowed us to determine the optimal dimensions of those for beamforming given in advance. The prototype of the dielectric disk radiator with optimal geometric parameters was manufactured and tested. The main characteristics of the prototype are as follows: –10 dB impedance bandwidth is 20 %; beamwidth in the E-plane and Hplane is equal to 28° and 40°, respectively; the elevation angle of peak directivity is oriented towards zenith. The given approach to the analysis of the radiator performance can be used in designing new radiators with the specified characteristics. The proposed radiator seems to be very attractive with a viewpoint of its application in the wireless communication systems.