ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ОБЛУЧАТЕЛЯ С ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ

March 29, 2012 by admin Комментировать »

Лобкова Л. М., Троицкий А. В. Севастопольский национальный технический университет Стрелецкая бухта, Севастополь – 99053, Украина тел.+380(692) 235-233, e-mail: rt.sevgtu@stel.sebastopol.ua

Аннотация – Приведены выражения для расчета поля излучения полусферического спирального облучателя в ближней зоне. Определено оптимальное количество витков облучателя при использовании в зеркальных антеннах и установлено, что применение вращающейся поляризации позволяет избежать появления дополнительной кросссоставляющей при переотражении от зеркала.

I.  Введение

В последние годы при решении таких задач, как проблема «последней мили», организация широкополосного доступа в Интернет и ряд им подобных, широкое применение находят зеркальные антенны, причем предпочтение в силу ряда технических и экономических причин отдается простым однозеркальным вариантам.

За несколько последних десятилетий зеркальные антенны различной конфигурации были исследованы многими авторами [1,2]. Однако при этом слабо освещено в литературе влияние облучателя с круговой поляризацией на структуру поля излучения зеркальных антенн. В данной работе отмеченное влияние исследовано на примере свойств параболической антенны с полусферическим спиральным облучателем.

II.  Основная часть

При расчете амплитудно-фазового распределения в дальней зоне антенны использовался токовый метод [1]. Расчет напряженности магнитного поля вблизи поверхности зеркала проведен методом векторного потенциала [1].

Xs, ys, zs – координаты элемента da в системе XYZ, определяемые параметрическими уравнениями спирали [3].

Представленные формулы (4)-(6) позволяют использовать токовый метод для исследования влияния зеркала и облучателя на поляризационные характеристики зеркальной антенны.

Численное моделирование проводилось в пакете Mathcad 7.0 Professional при следующих условиях: угол раскрыва зеркала 180°, число витков облучателя п менялось в пределах от 3 до 8, длина волны Л менялась от 0,5Ло до 2Л0, где Л0 – средняя длина волны, равная длине окружности полусферы.

Рис. 2. Зависимость коэффициента эллиптичности К от угла раскрыва в для полусферического облучателя (а) и зеркальной антенны (б).

Fig. 2. Eiiipticity coefficient К as a function of opening angle 9 for hemispherical irradiator (a) and reflector antenna (b)

В результате было установлено, что увеличение количества витков от 3 до 5 стабилизирует поляризационные характеристики по азимуту в диапазоне

0,                    6Ло..1,7Ло. При дальнейшем увеличении количества витков уменьшается широкополосность структуры. На рис.2 приведены результаты расчета коэффициента эллиптичности в ортогональных сечениях XOZ и YOZ для облучателя в пределах угла раскрыва и для зеркальной антенны в пределах ширины ДН для случая А=Л0, п=3. На рис.26 пунктиром показана ширина ДН зеркальной антенны по уровню -3 дБ.

При переотражении поля вращающейся поляризации не возникает дополнительная кросссоставляющая в отличие от линейной поляризации [2], что позволяет получить коэффициент эллиптичности не ниже 0.9 в пределах ширины ДН.

III.  Заключение

Проведенное моделирование позволило установить, что спиральный полусферический облучатель обладает стабильной поляризационной структурой поля излучения в широком диапазоне частот, сохраняя при этом ее высокую симметрию вокруг оси Z. Переотражение поля с круговой поляризацией не ухудшает поляризационные характеристики антенны даже в случае предельных и глубоких зеркал, что выгодно отличает ее от линейной при организации двунаправленного канала связи.

IV. Список литературы

[1 ]. Нарвут В. П. Поляризация излучения зеркальных антенн / В. П. Нарбут, В. Ф. Хмель. К.: Высш. шк., 1978. -279 с.

[2]     .       Князева П. В. Расчет диаграммы направленности антенны Кассегрена для основной и кросс-поляризационной составляющих поля/Л. В. Князева//Антенны: Сб. науч. тр – М.: 1976. Вып. 24.-С. 134-143.

[3]     .       Лобкова Я М. Оптимизация параметров и результаты исследования поля излучения сферических спиральных структур/Л. М. Лобкова, М. В. Ивашина, В. В. Молчанов // Материалы 8-й Международной Крымской Микроволновой конференции КрыМиКо’98. 14-17 сентября 1998 г., Севастополь, Крым, Украина.

POLARIZATION PATTERNS OF REFLECTOR ANTENNA WITH CIRCULAR POLARIZATION FEED

Lobkova L. М., Troitsky A. V.

Sevastopol National Technical University Sebastopol – 99053, Ukraine tel:+380(692) 235-233, e-mail: rt. sevgtu@stel. sebastopol. ua

Abstract – Equations to calculate near-field radiation of hemispherical spiral irradiator are presented. The optimal number of spiral irradiator coils for application in reflector antennas is determined. It is also established that circular polarization eliminates an additional cross-polarized component under signal re-reflection.

I.  Introduction

During last years to solve the “last mile” problem, wideband Internet access and so on the reflector antennas are widely used. And due to a number of technical and economic reasons simple single-reflector antennas are preferred. This work is devoted to the investigation of effects of reflector and hemisphere spiral feed with circular polarization on polarization patterns of reflector antenna.

II.  Main part

Using method of vector potential equations (4)-(6), which provide the background for estimation of the feed, a magnetic field component for near-field approximation, is obtained. The reflector antenna model used is shown in Fig.1. These equations of the current method describe effects, the reflector and spiral feed may have on polarization patterns of reflector antenna.

Numerical analysis is performed for n=3 to 8, elevation angle 6=180°, wavelength A=0.5Ao to 2A0 where A0 – mean wavelength which is equal to the length of hemispherical circumference. Increase in spiral coil number from 3 to 5 stabilizes the polarization patterns along azimuth direction within 0,6Ao…1,7A0. Further increase of spiral coil number restricts the broadbandness.

Fig.2 shows the results of eiiipticity coefficient calculation at orthogonal cross-sections XOZ and YOZ for irradiator within bounds of elevation angle and for reflector antenna within main beamwidth when A=A0, n=3. Doted line in Fig.2,b corresponds to the beamwidth of reflector antenna measured at -3dB level.

Other result of the analysis is that in case of re-reflection the circularly polarized wave reflector doesn’t create crosspolarization component as takes place for linear polarized component. This effect gives opportunity to obtain eiiipticity coefficient more than 0.9 within main beamwidth [2].

III.  Conclusion

The analysis performed permits to establish that hemispherical spiral irradiator has stable polarization structure of field within wide frequency band, preserving at the same time high degree of symmetry in the polarization structure of field about z axis.

Re-reflection of circularly polarized field does not make worse the antenna polarization patterns even for ultimate and deep reflectors and the latter property is advantageously differ it compared with linearly polarized antenna when constructing the bidirectional communication channel.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты