Аналіз мікрохвильових антен на смужкових лініях і діелектричних резонаторах при їх ортогональній взаємній орієнтації
| dc.contributor.author | Трубаров, Ігор Володимирович | |
| dc.contributor.degreedepartment | телекомунікаційних систем | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | Інститут телекомунікаційних систем | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2013-07-19T12:13:59Z | |
| dc.date.available | 2013-07-19T12:13:59Z | |
| dc.date.issued | 2013 | |
| dc.description.abstracten | Ph.D. Thesis on specialiy 05.12.07 – antennas and devices of microwave technique. – National technical university of Ukraine "KPI", Kyiv, 2012. The Ph. D. Thesis is devoted to investigation of the electrodynamic structure consisting of a cylindrical dielectric resonator (DR) located orthogonally relative to a microstrip line, and to microwave antennas using such an excitation method. The novel structure, consisting of a DR located in a microstrip line so that its symmetry axis lies in the ground plane and is orthogonal to the direction of the travelling wave, is proposed. The technique for calculating coupling coefficient of a cylindrical DR with open space and microstrip line is gained. The mathematical model for a system of coupled DRs, located in edge microstrip line, is gained. The design of a one-element dielectric resonator antenna (DRA) using orthogonal mutual orientation between DR and microstrip line is proposed. Antenna's return loss analytical expression as a function of the length of microstrip stub and coupling coefficients with open space and line is obtained. The analytical expression for efficiency coefficient of proposed antenna is obtained. Multi-element antennas using proposed excitation method, which are cophased antenna arrays of one-element antennas, are studied. The FEM modeling of antenna array 2x2 was carried out, that confirmed analytical expressions for return loss and approximations of radiating patterns, proposed in the investigation. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.07 – антенны и устройства микроволновой техники. – Национальный технический университет Украины "КПИ", Киев, 2012. Диссертационная работа посвящена исследованию электродинамической структуры, состоящей из цилиндрического диэлектрического резонатора, размещенного ортогонально относительно возбуждающей его несимметричной полосковой линии, и микроволновых антенн, использующих подобный способ возбуждения. В работе предложена новая структура с диэлектрическим резонатором (ДР), размещенным в несимметричной полосковой линии так, что ось его симметрии 19 лежит в заземленной плоскости и перпендикулярна направлению распространения волны. Показано, что коэффициент связи цилиндрического диэлектрического резонатора с краевой несимметричной полосковой линией при ортогональной ориентации пропорционален квадрату проекции напряженности магнитного поля линии на ось симметрии резонатора. При проверке полученных соотношений магнитное поле краевой несимметричной полосковой линии вычислялось тремя численными методами: методом конечных разностей, методом конформного отображения и методом конечных элементов. Получена методика расчета коэффициента связи цилиндрического ДР с краевой несимметричной полосковой линией. Получена математическая модель системы связанных цилиндрических ДР, размещенных в краевой несимметричной полосковой линии. Исследованы излучательные свойства цилиндрического ДР, размещенного ортогонально относительно питающей микрополосковой линии. Произведено сравнение антенн бегущей и стоячей волны, использующих рассматриваемый способ возбуждения. Проведен анализ влияния на параметры конструкции таких факторов, как длина шлейфа питающей линии, расстояние ДР от края полоска, наличие экранирующего бокса. Предложена конструкция одноэлементной диэлектрической резонаторной антенны с ортогональной ориентацией резонатора относительно микрополосковой линии. Получено аналитическое выражение для возвратных потерь антенны как функции длины полоскового шлейфа и коэффициентов связи резонатора с открытым пространством и линией. Построены и исследованы зависимости модуля возвратных потерь от длины шлейфа для разных соотношений между коэффициентами связи ДР с линией и открытым пространством. Найдены условия идеального согласования антенны с питающим трактом и области значений коэффициентов связи, при которых такое согласование потенциально возможно. Приведен порядок расчета одноэлементной антенны описанной конструкции. Приведены рекомендации для размеров экрана антенны, при которых достигается удовлетворительная характеристика направленности антенны (без раздвоения главного лепестка в Е-плоскости). Показано, что существует сложная взаимосвязь между длиной шлейфа питающей линии антенны, коэффициентом связи резонатора с линией и коэффициентом связи резонатора с открытым пространством. При этом существует оптимальное значение коэффициента связи резонатора с линией, при котором идеальное согласование достигается при четвертьволновой длине шлейфа. Установлено, что при изменении длины шлейфа также изменяются рабочая частота и рабочая полоса частот антенны. При этом рабочая частота устройства увеличивается или уменьшается при увеличении или уменьшении длины шлейфа соответственно. Величина смещения рабочей частоты пропорциональна коэффициенту связи резонатора с линией. Получено аналитическое выражение для КПД одноэлементной антенны описанной конструкции как функции длины полоскового шлейфа и коэффициентов связи ДР с открытым пространством и линией. Показано, что КПД антенны 20 увеличивается при увеличении коэффициента связи ДР с открытым пространством. Показано, что характерные значения величины КПД антенны составляют 80…90%. Исследованы многоэлементные антенны с предложенным способом питания, представляющие собой синфазные антенные решетки ортогонально размещенных относительно микрополосковой линии цилиндрических ДР. Проведено моделирование антенной решетки 2х2 элемента методом конечных элементов, подтвердившее использование полученных в работе выражений для возвратных потерь и предложенных аппроксимаций диаграмм направленности антенны. Построены зависимости ширины главного лепестка диаграммы направленности решетки от количества элементов в Е- и Н-плоскостях. Была произведена оценка ухудшения КПД антенной решетки за счет потерь в схеме питания при увеличении частоты и количества резонаторов в решетке. В миллиметровом диапазоне длин волн для 4-хэлементной линейной антенной решетки общие потери в устройстве составят около 1 дБ, что соответствует КПД 80%. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.07 – антени та прилади мікрохвильової техніки. – Національний технічний університет України "КПІ", Київ, 2012. Дисертаційна робота присвячена дослідженню електродинамічної структури, що складається з циліндричного діелектричного резонатора, розміщеного ортогонально відносно збуджуючої його несиметричної смужкової лінії, та мікрохвильових антен, які використовують подібний спосіб збудження. У роботі запропоновано нову структуру з ДР, розміщеним у несиметричній смужковій лінії так, що вісь його симетрії лежить у заземленій площині і перпендикулярна напрямку поширення хвилі. Отримано методику розрахунку коефіцієнта зв'язку циліндричного ДР з крайовою несиметричною смужковою лінією. Отримано математичну модель системи зв'язаних циліндричних ДР, розміщених у крайовій несиметричній смужковій лінії. Запропоновано конструкцію одноелементної діелектричної резонаторної антени із ортогональною орієнтацією резонатора відносно мікросмужкової лінії. Отримано аналітичний вираз для ККД антен. Досліджено багатоелементні антени із запропонованим способом живлення, що являють собою синфазні антенні решітки ортогонально розміщених відносно мікросмужкової лінії циліндричних ДР. | uk |
| dc.format.page | 23 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/3304 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 621.372; 621.396.67 | uk |
| dc.title | Аналіз мікрохвильових антен на смужкових лініях і діелектричних резонаторах при їх ортогональній взаємній орієнтації | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.12.07 – антени та пристрої мікрохвильової техніки | uk |