ПЕЧАТНАЯ ЧЕТЫРЕХЛУЧЕВАЯ ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА С МОДИФИЦИРОВАННыМИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМИ ФАЗОВРАЩАТЕЛЯМИ
Аннотация
В работе представлены результаты проектирования четырехлучевой фазированной антенной решетки с применением диаграммообразующей матрицы Батлера. Сама матрица выполнена на основе трехдецибельных направленных ответвителей и модифицированных фазовращателей. Новизна предлагаемой разработки обусловлена большей широкополосностью запатентованных полосковых фазовращателей, которая, в свою очередь, определяется более стабильным в диапазоне частот характером электромагнитного взаимодействия двух проводников, связанных с каждой половиной печатного кольцевого резонатора. Использование в ответвителях и фазовращателях симметричных полосковых линий с волной Т-типа снимает ограничения, связанные с влиянием дисперсии на уравновешенность электрической и магнитной связей в областях электромагнитного взаимодействия двух параллельных связанных передающих линий. Выбранные в качестве элементной базы проектируемой матрицы
Батлера трехдецибельный направленный ответвитель и модифицированный фазовращатель обеспечили приемлемую полосу пропускания при центральной частоте 2,2 ГГц. Исходя из системного подхода к проектированию
антенных решеток, выбраны следующие ключевые этапы разработки: трехдецибельный направленный ответвитель, модифицированный фазовращатель, печатный дипольный излучатель, матрица Батлера 4х4, четырехлучевая фазированная антенная решетка. Для создания топологий на отечественном материале ФАФ-4Д использовалась среда NanoCAD5.1, а для моделирования – среда WIPL-D.
Батлера трехдецибельный направленный ответвитель и модифицированный фазовращатель обеспечили приемлемую полосу пропускания при центральной частоте 2,2 ГГц. Исходя из системного подхода к проектированию
антенных решеток, выбраны следующие ключевые этапы разработки: трехдецибельный направленный ответвитель, модифицированный фазовращатель, печатный дипольный излучатель, матрица Батлера 4х4, четырехлучевая фазированная антенная решетка. Для создания топологий на отечественном материале ФАФ-4Д использовалась среда NanoCAD5.1, а для моделирования – среда WIPL-D.
Об авторах
А. П. Горбачев
Новосибирский государственный технический университет
Россия
Россия
д.т.н., профессор
Российская Федерация, 630073, Новосибирск, пр‑т Карла Маркса, д.20
тел.: 8 (913) 761‑91‑08
Ю. Н. Паршин
Новосибирский государственный технический университет
Россия
Россия
аспирант; инженер‑электроник, АО «НПО «Научно‑исследовательский институт измерительных приборов – Новосибирский завод имени Коминтерна»
Российская Федерация, 630073, Новосибирск, пр‑т Карла Маркса, д.20
Российская Федерация, 630015, Новосибирск, ул. Планетная, д.32
тел.: 8 (965) 829‑12‑41
Список литературы
1. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток / под ред. Д.И. Воскресенского. 4‑е изд. М.: Радиотехника, 2012. 744 с.
2. Balanis C.A. Antenna theory: analysis and design. 4th ed. New Jersey, Wiley & Sons, 2016. 1072 p.
3. Горбачев А.П., Паршин Ю.Н. Печатная дипольная 8‑лучевая антенная решетка с диаграммообразующей матрицей Батлера на связанных полосковых линиях // Вопросы радиоэлектроники. 2019. № 4. C. 65–70.
4. Патент СССР на изобретение № 1334221 / 30.08.1987. Бюл. № 32. Горбачев А.П. Полосковый фазовращатель.
5. Gandini E., Ettorre M., et al. A lumped‑element unit cell for beam‑forming networks and its application to a miniaturized Butler matrix // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. 2013. Vol. 61. No. 4. P. 1477–1487.
6. Lin T.‑H., Hsu S.‑K., Wu T.‑L. Bandwidth enhancement of 4×4 Butler matrix using broadband forward‑wave directional coupler and phase difference compensation // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. 2013. Vol. 61. No. 12. P. 4099–4109.
7. Wincza K., Gruszczynski S. Broadband integrated 8х8 Butler matrix utilizing quadrature couplers and Schiffman phase shifters for multibeam antennas with broadside beam // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. 2016. Vol. 64. No. 8. P. 2596–2604.
8. Chu H.N., and Ma T.‑G. An extended 4×4 Butler matrix with enhanced beam controllability and widened spatial coverage // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. 2018. Vol. 66. No. 3. P. 1301–1311.
9. Bantavis P.I., Kolitsidas C.I., et al. A cost‑effective wideband switched beam antenna system for a small cell base station // IEEE Trans. on Antennas and Propagation. 2018. Vol. 66. No. 12. P. 6851–6861.
10. Butler J.L., Lowe R. Beam‑forming matrix simplifies design of electronically scanned antennas // Electronic Design. 1961. Vol. 9. No. 4. P. 170–173.
11. Справочник по элементам полосковой техники / под ред. А.Л. Фельдштейна. М.: Связь, 1979. 336 с.
12. Бахарев С.И., Вольман В.И. и др. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств. М.: Радио и связь, 1982. 328 с.
13. Kolundzija B.M., et al. WIPL‑D: Microwave circuit and 3D EM simulation for RF and microwave applications. Norwood, MA, Artech House, 2005. 414 p.
14. Алексеев В.Г., Гриднев В.Н. и др. Технология ЭВА, оборудование и автоматизация. М.: Высшая школа, 1984. 528 с.
15. Балакирев М.В., Вохмяков Ю.С. и др. Радиопередающие устройства. M.: Радио и связь, 1982. 257 с.
Для цитирования:
Горбачев А.П., Паршин Ю.Н. ПЕЧАТНАЯ ЧЕТЫРЕХЛУЧЕВАЯ ФАЗИРОВАННАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА С МОДИФИЦИРОВАННыМИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМИ ФАЗОВРАЩАТЕЛЯМИ. Вопросы радиоэлектроники. 2020;(2):38-45. https://doi.org/10.21778/2218-5453-2020-2-38-45
For citation:
Gorbachev A.P., Parshin Y.N. PRINTED FOUR-BEAM PHASED ANTENNA ARRAY WITH MODIFIED DIFFERENTIAL PHASE SHIFTERS. Issues of radio electronics. 2020;(2):38-45. (In Russ.) https://doi.org/10.21778/2218-5453-2020-2-38-45
Просмотров: 37
Послать статью по эл. почте 