350 rub
Journal Antennas №12 for 2011 г.
Article in number:
Feeding Efficiency Factor of the Antenna of Vivaldi Raised by a Gaussian Impulse
Keywords: Vivaldi's antennas feeding efficiency factor the printed antenna
Authors:
G. A. Kostikov, A. Y. Odintsov, M. I. Sugak
Abstract:
The results of theoretical and experimental investigation of antenna Vivaldi excited by a gaussian impulse are presented. Transient dependences of the impulse signals in the feeder line are obtained. The efficiency factor for various radiator shape, length and duration of the excitation pulse are investigated. Influence of the feeder line impedance on efficiency factor is analized. The quantitative estimation of efficiency of a feeding feeder is expedient for basing on calculation of the energy allocated in loading (antenna) and energy, brought to a line . In turn the energy allocated in loading, is equal to a difference of the energy of the impulses brought and reflected from loading , where ? an impulse brought on a feeding line; - an impulse reflected in a feeding line. In that specific case a harmonious exciting signal expression coincides with habitual definition of EF of feeding system (the relation allocated in loading and brought capacities). In work influence on feeding EF of wave resistance of a bringing line, electric length of the antenna, the form slot-hole and peripheral areas was investigated. The radiators executed in exclusive (one shoulder over a spending plane) and symmetric variants, it was investigated numerically by a method of final integration in time area and experimentally. For registration of the reflected signal the vector measuring instrument of complex resistance Agilent N5230 PNA-L with an option was used, allowing to observe the reflected signal directly in time area. The feeding EF has a maximum which is caused by existence of optimum wave resistance of a feeding line for the set geometry of a radiator. Radiators with small values of parameter of curvature are less sensitive to resistance of a line and at identical values of EF demand higher resistance. The relation of height of a radiator to its length in an interval 0,351 almost doesn't render influence on behavior of a curve of optimum resistance of a line. For a small order 0,1-0,2 value of resistance is close to 150 Ohm, at increase 1 it decreases to value to 30 Ohm. Having used the curves resulted in work, it is possible to choose the resistance of the line providing the maximum feeding EF taking into account set geometry of a radiator: parities of the parties and the law of change of width of a crack. The resulted dependences allow to maximize feeding EF of a radiator of Vivaldi by a choice of geometry for the set wave resistance of a line or operatively to estimate efficiency of the coordination with a feeder for the chosen geometry of the antenna. It is established that at an optimum choice of geometry of the antenna and wave resistance of a feeding line of value of feeding EF for various forms aperture in a wide interval of change of duration of an exciting signal practically coincide. The expediency of increase in the relation for increase of feeding EF at use of exciting signals of the big duration is revealed. It is confirmed experimentally on a number of designs of the antenna of Vivaldi, essentially different by excitation knot. The weakest character of influence of peripheral areas of metallization of the antenna of Vivaldi on feeding EF is established, up to its degeneration in the V-type antenna. The majority of settlement dependences is confirmed by experiment.
Pages: 52-60
References
  1. Авдеев В. Б. Энергетические характеристики направленности антенн и антенных систем при излучении и приеме сверхширокополосных сигналов и сверхкоротких импульсов // Антенны. 2002. Вып. 7 (62). С. 5-27.
  2. Зернов Н. В. Коэффициент направленного действия и эффективная площадь апертурной антенны при излучении и приеме негармонических сигналов // Радиотехника. 1995. № 3.
  3. Воскресенский Д. И., Гостюхин В. Л., Максимов В. М., Пономарев Л. И. Антенны и устройства СВЧ. М.: МАИ. 1999.
  4. Костиков Г. А., Одинцов А. Ю., Сугак М. И.Влияние проводящего экрана на импульсное излучение печатного сверхширокополосного вибратора // Антенны. 2009. Вып. 1 (150). С. 44-50.
  5. Костиков Г. А. Энергетические характеристики антенны Вивильди в режиме излучения сверхкоротких импульсов и сверхширокополосных сигналов. Дисс. ... канд. техн. наук. Специальность: 05.12.07 // Антенны, СВЧ-устройства и их технологии. СПб. 2007.
  6. Головков А. А., Костиков Г. А., Сугак М. И. Сравнительный анализ энергетических характеристик импульсных антенн // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 005.
    Вып. 1. С. 50-55.
  7. Костиков Г. А., Сугак М. И. Коэффициент усиления импульсных планарных излучателей // Труды 1-й Междунар. конф. Российского научно-технического общества
    радиотехники, электроники и связи А. С. Попова. Серия: Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике. Суздаль 27-29 сентября 2005 г. Москва. 2005. С. 127-130.
  8. Kostikov, G. A., Sugak, M. I., Pokrovski, A. A., Odintsov, A. J.,Vivaldi Antenna in the Ultrashort Impulse Operating Mode // Proceedings of third international conference on Ulrawideband and ultrashort impulse signals. Sevastopol 19-22 Sep. 2006. Sevastopol. 2006.
  9. Дубровка Ф. Ф., Терещенко В. М. Влияние ширины металлизации на характеристики излучения щелевых антенн // Радиоэлектроника. 2000.  № 9. C. 3-16.
  10. Багно Д. В., Гринев А. Ю., Чесноков Ю. С. Исследование характеристик сверхширокополосных антенн во временной области // Сб. трудов 1-й Междунар. конф. «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике» 27-29 сентября 2005. Суздаль. Россия.
  11. Schaubert, D. H., Chio, T. H., Wideband Vivaldi Arrays for Large Aperture Antennas // Perspectives on Radio Astronomy: Technologies for Large Antenna Arrays, Proceedings of the Conference held at the ASTRON Institute in Dwingeloo on 12-14 April 1999. P. 49.
  12. Головков А. А., Калиникос Д. А., Костиков Г. А.,
    Сугак М. И.     Экспериментальное исследование антенны Вивальди в импульсном режиме // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Сер. Радиоэлектроника и телекоммуникации. 2003. Вып. 2. С. 13-16.
  13. Головков А. А., Калиникос Д. А., Костиков Г. А.,
    Сугак М. И.     Характеристики антенны Вивальди в импульсном режиме // 14-я Междунар. Крымская конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (Крымико 2004) 13-17 сентября 2004 г. // Материалы конференции. Севастополь. Вебер. 2004.
  14. Костиков Г. А., Сугак М. И. Исследование эффектов взаимного влияния излучателей Вивальди // 6-й Междунар. симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. Материалы симпозиума. 21-24 июня 2005 г. Санкт-Петербург. 2005. С. 149-151.
  15. Костиков Г. А., Сугак М. И. Исследование двухканальной антенны Вивальди с ортогональными поляризациями // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. трудов / под ред. А. И. Громыко, А. В. Сарафанов.
    М.: Радиоисвязь. 2006. С. 108-110.
  16. Weiland, T. A., Discretization Method for the Solution of Maxwell's Equations for Six-Component Fields // Electronics and Communication (AEU). 977. V. 31. P. 116-120.
  17. Моделирование малогабаритных сверхширокополосных антенн: коллективная монография / под ред. В. Б. Авдеева и А. В. Ашихмина. Воронеж: ВГУ. 2005.
  18. Головков А. А., Калиникос Д. А., Сугак М. И. Сверхширокополосный излучатель Вивальди с модифицированной системой питания // 12-я Междунар. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». 10-14 сентября 2002 г. Севастополь. Крым. Украина. С. 394-395.
  19. Lalezari, F., Gilbert, C. E., and Rogers, J. M., Broadband notch antenna. U.S. Patent 4,843,403. June 27 1989.
  20. Алхарири А. Двусторонний широкополосный излучатель Вивальди // Антенны. 2006. № 8 (111). С. 44-49.