Мікромеханічно перелаштовувані антенні елементи НВЧ

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorВолошин, Антон Олександрович
dc.date.accessioned2020-09-25T09:09:39Z
dc.date.available2020-09-25T09:09:39Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractenThe thesis is devoted to the development of methods of micromechanical tuning of the antenna elements operating frequency on the basis of dielectric resonators and microstrip lines and to establish dependencies of influence of electrophysical and geometric parameters of antenna elements on the frequency, energy and radiation characteristics of antennas. Unlike electrical, magnetic and optical tunable methods, the micromechanical method does not introduce additional losses, has a wide tuning range, and allow combining the advantages of electrical and mechanical methods using modern electric actuators. To determine the features of micromechanical tuning of dielectric resonators, a system of two parallel infinite dielectric plates with an air gap between them is considered, which is the simplest dielectric resonance structure suitable for electromechanical control using electric actuators. The electrodynamic problem for one-dimensional dielectric heterogeneity is solved analytically in terms LM- and LE-modes using the method of partial domains. The problem is reduced to the problem of eigenvalues and eigenvectors. Eigenvalues determine the resonant frequencies of the corresponding types of oscillations, and eigenvectors determine the amplitudes of the electromagnetic field components in partial regions. The dependencies of resonance frequency tuning due to the displacement of composite parts of the dielectric resonator are established. Based on the analysis of the influence of electrophysical and geometrical parameters on the frequency and energy characteristics of the resonator, the conditions for increasing the resonance frequency sensitivity to displacements and broadening the frequency tuning range are formulated. The established dependencies are generalized by theoretical and experimental studies of threedimensional dielectric resonance structures. The relation between the tuning range and the sensitivity of the resonant frequency change to the micro-displacements of the signal electrode from the parameters of the microstrip resonator turned on as the final load of the microstrip line is established. Based on the theory of distributed circuits, a circuit model of a microstrip resonator is proposed. The parameters of the circuit model components are obtained solving the electrodynamic problem by the two-dimensional finite element method. The circuit model analysis results are in good agreement with obtained based on a rigorous electrodynamic model and solved by the three-dimensional finite element method. The circuit model simplifies the process of designing an antenna element based on such resonator and optimizes its characteristics. The investigation of energy and radiation characteristics of dielectric resonator and microstrip antennas shows non-degradation of characteristics while operating frequency tuning. The radiation efficiency of antenna elements increases while the increase in the thickness of the air gap between the parts of the tunable resonant elements due to an increase in the unloaded Q-factor of the structure because of the redistribution of the electromagnetic field energy in favor of an air gap where are practically no losses. Since the input impedance of the radiating element changes while tuning the operating frequency of the antennas, this can lead to the mismatch of the radiating element with the exciting feeder and an increase in reflective losses. However, given the radiation efficiency increase while the operating frequency tuning, the allowable total antenna efficiency can be ensured over a wider operating frequencies range. The method of finding the optimal width of the antenna feeder, which provides minimal reflective losses in a given tuning range, is proposed. It is shown that the distribution of the electromagnetic field in the far-field area remains almost the same while tuning the operating frequency of the antenna elements, and a slight change in the radiation pattern is caused solely by some increase in the gain, which is determined by the radiation efficiency.uk
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена розробленню способів мікромеханічного перелаштування робочої частоти діелектричних резонаторних та мікросмужкових антенних елементів, що основані на перерозподілі електромагнітного поля внаслідок мікропереміщень складових частин резонаторів та, на відміну від існуючих способів, забезпечують перелаштування частоти в діапазоні до 30 відсотків без внесення додаткових дисипативних втрат електромагнітної енергії. На відміну від електричних, магнітних і оптичних способів перелаштування, мікромеханічний спосіб не вносить додаткових втрат та відрізняється широким діапазоном перелаштування. Встановлено закономірності впливу електрофізичних та геометричних параметрів антенних елементів на частотні, енергетичні та випромінювальні характеристики антен, а також сформульовано умови підвищення чутливості робочої частоти до переміщень та розширення діапазону перелаштування частот. На основі аналітичного розв’язку електродинамічної задачі для одновимірної діелектричної неоднорідності встановлено закономірності перелаштування резонансної частоти за рахунок переміщення складових частин діелектричного резонатора. Встановлені закономірності узагальнено теоретичними та експериментальними дослідженнями тривимірних діелектричних резонансних структур. На основі теорії кіл з розподіленими параметрами запропоновано схемну модель мікросмужкового резонатора, включеного як кінцеве навантаження лінії, що спрощує процес проектування антенного елемента та оптимізації його характеристик.uk
dc.format.page26 с.uk
dc.identifier.citationВолошин, А. О. Мікромеханічно перелаштовувані антенні елементи НВЧ : автореф. дис. … канд. техн. наук. : 05.27.01 – твердотільна електроніка / Волошин Антон Олександрович. – Київ, 2020. – 26 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/36407
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectмікрохвильовий антенний елементuk
dc.subjectмікромеханічне перелаштування робочої частитиuk
dc.subjectдіелектричний резонаторuk
dc.subjectмікросмужковий резонаторuk
dc.subjectефективна діелектрична проникністьuk
dc.subjectmicrowave antenna elementuk
dc.subjectmicromechanical frequency tuninguk
dc.subjectdielectric resonatoruk
dc.subjectmicrostrip resonatoruk
dc.subjecteffective dielectric permittivityuk
dc.subject.udc537.86+621.372+621.396.67+621.396.69uk
dc.titleМікромеханічно перелаштовувані антенні елементи НВЧuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Voloshyn_aref.pdf
Розмір:
2.34 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ЕІ)
Автореферати (вільний доступ)