350 rub
Journal Antennas №9 for 2010 г.
Article in number:
The analysis and optimization of a diffraction antenna of surface wave
Keywords:
surface wave antenna
dielectric waveguide
metal comb
mathematical model
antenna efficiency
Authors:
A.V. Ostankov
Abstract:
It was implemented an effective numerical model of a linear antenna. The principle of the function of the antenna is based on the phenomenon of transformation of surface wave in a dielectric waveguide into volume wave through the comb structure. The latter structure is simulated by a finite number of grooves of rectangular profile, performed in a conducting screen. In the assumption of excitation wave of a dielectric wave guide by a non-uniform the diffraction problem is reduced by a method of Fourier to the system of linear equations concerning partial waves of grooves. The model takes into account the edge effects, the arbitrary accommodation of, in general, different size grooves.
The calculated dependence are given to allow us to select parameters of equidistant comb structure (the thickness of the waveguide, value of an air slot, step and depth of the grooves), which provide for fixed frequencies the maximum efficiency of the antenna (the product of antenna factor the efficiency coefficient) at the actuation of the dielectric waveguide by the main E- and H-wave. The possibility and prospects of using the developed model in conjunction with genetic algorithm for optimizing the radiation characteristics of the antenna and parametric synthesis of the comb and the antenna as a whole are also shown. The results of the optimization of comb profile (depths of grooves) by criterion of maximum efficiency of the antenna and minimum of minor-lobe level of the orientation diagram are obtained. The results confirm the possibility of creating the optimal amplitude distribution in the aperture at the expense of contouring comb (with a uniform gap between dielectric waveguide and comb), that can be used for the implementation of antennas with improved technical and technological characteristics.
Pages: 44-53
References
- Ашихмин А.В. и др. Обзор принципов построения, возможностей и эффективности программных средств численного электродинамического моделирования // Антенны. 2007. № 3 (118). С. 64-80.
- Евдокимов А.П., Крыжановский В.В. Новое направление в технике антенных решеток // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1996. Т. 39. № 9-10. С. 54-61.
- Шило С.А., Комяк В.А. Перспективы создания многолучевых сканирующих СВЧ-радиометрических систем на основе антенн с открытыми электродинамическими структурами // Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. Т. 13. № 2-3. С. 101-110.
- Сиренко Ю.К. и др. Численное моделирование электродинамических характеристик // Электромагнитные волны и электронные системы. 2007. Т. 12. № 1. С. 24-34.
- Сестрорецкий Б.В., Пригода Б.А., Иванов С.А. Широкополосная плоская отражающая антенна с наклонным лучом // Антенно-фидерные устройства, системы и средства радиосвязи: Сб. трудов III Междунар. науч.-техн. конф. Воронеж: ВГУ. 1997. Т. 2. С. 255-263.
- Стешенко С.А., Кириленко А.А. Строгая двумерная модель эффекта преобразования поверхностных волн в объемные // Радиофизика и электроника. 2005. Т. 10. № 1. С. 30-38.
- Фельд Я.Н., Бененсон Л.С. Основы теории антенн. М.: Дрофа. 2007.
- Миттра Р., Ли С. Аналитические методы теории волноводов. М.: Мир. 1974.
- Александров Н.Л., Виниченко Ю.П. О некоторых методах расчета конечных волноводных решеток // Радиотехника и электроника. 1991. Т. 36. № 10. С. 1939-1945.
- Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Дрофа. 2006.
- Лерер А.М., Ячменов А.А. Дифракция электромагнитной волны на металлической решетке в диэлектрическом волноводе // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2003. № 2. С. 46-50.
- Захарьев Л.Н., Леманский А.А., Щеглов К.С. Теория излучения поверхностных антенн. М.: Сов. радио. 1969.
- Крыжановский В.В. и др. Резонансные свойства системы планарный диэлектрический волновод-гребенка // Радиофизика и электроника. 2008. Т. 13. № 3. С. 481-488.
- Климов А.И., Пастернак Ю.Г., Юдин В.И. Дифракция волн на отражательной решетке с диэлектрическим слоем // Радиотехника и электроника. 1998. Т. 43. № 7. С. 800-803.
- Сабанин В.Р., Смирнов Н.И., Репин А.И. Параметрическая оптимизация и диагностика с использованием генетических алгоритмов // Промышленные АСУ и контроллеры. 2004. № 12. С. 27-31.
- twt.mpei.ac.ru/ochkov/Mathcad_12/3_31_genetic.mcd
- Зелкин Е.Г., Соколов В.Г. Методы синтеза антенн: Фазированные антенные решетки и антенны с непрерывным раскрывом. М.: Сов. радио. 1980.