350 руб
Журнал «Успехи современной радиоэлектроники» №2 за 2023 г.
Статья в номере:
Методы и технические решения построения широкоугольных сканирующих плоских антенных систем
Тип статьи: обзорная статья
DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202302-05
УДК: 621.396.6
Ключевые слова: Метаповерхность пиксельный слой многомодовое возбуждение плоская антенная решетка широкоугольное скани-рование
Авторы:

А.Ю. Гринев1, А.В. Подберезный2

1,2 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

Аннотация:

Постановка проблемы. Неизменной тенденцией развития теории и техники антенных систем (АС) многофункциональных радиоэлектронных комплексов с различными функциями являются поиск и внедрение научно обоснованных технических
решений, направленных на использование единой системы излучения в интересах нескольких радиотехнических систем, расширение полосы рабочих частот, сектора сканирования и многофункциональности АС, снижения эффективной поверхности рассеяния и минимизации габаритных размеров АС. Решение подобных задач, как правило, усложняется ограниченным объемом и эксплуатационными требованиями к АС.

Цель. Провести анализ методов и технических решений построения плоских антенных систем с широкоугольным сканированием вплоть до ±75°.

Результаты. Обобщены разнородные сведения, опубликованные в иностранной литературе, о возможных способах построения плоских антенных систем с широкоугольным сканированием вплоть до ±75°. Проведена классификация различных методов построения широкоугольных сканирующих плоских антенных систем и рассмотрены перспективные технические решения реализации АР для каждого из методов.

Практическая значимость. Представленный материал может быть полезен разработчикам антенных систем, перед которыми стоит задача обеспечения широкоугольного сканирования для антенных решеток с плоской апертурой.

Страницы: 58-76
Для цитирования

Гринев А.Ю., Подберезный А.В.  Методы и технические решения построения широкоугольных сканирующих плоских антенных систем // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 2. С. 58–76. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202302-05

Список источников
  1. Yang Q., Zhang Y., Zhang S. Wide-band and wide-angle scanning phased array antenna for mobile communication system // IEEE Open Journal of Antennas and Propag. 2021. V. 2. P. 203–212.
  2. Ding X., Wang R., Cheng Y-F. et all. Implementation methods for planar wide-angle scanning phased array. 2022.
  3. Wang R., Wang B. -Z., Hu C., Ding X. Wide-angle scanning planar array with quasi-hemispherical-pattern elements // Scientific Reports. 2017. V. 7. № 1. P. 2729.
  4. Ahn B-K., Hwang In-J., Kim K-S. et.al. Wide-angle scanning phased array antenna using high gain pattern reconfigurable antenna elements // Scientific Reports. 2019.
  5. Pringle L.N. et al. A reconfigurable aperture antenna based on switched links between electrically small metallic patches // IEEE Trans. Antennas Propag. 2004. V. 52. № 6. P. 1434–1445.
  6. Yuan X., Li Z., D. Rodrigo D. et. all. A parasitic layer-based reconfigureable antenna design by multi-objective optimization // IEEE Trans. Antennas Propag. 2012. V 60. № 5,6. P. 2690–2701.
  7. Rodrigo D., Jofre L. Frequency and radiation pattern reconfigurability of a multi-size pixel antenna // IEEE Trans. Antennas Propag. 2012. V. 60. № 5. P. 2219–2225.
  8. Rodrigo D., Jofre L., Cetiner B.A. Frequency, radiation pattern and polarization reconfigurable antenna using a parasitic pixel layer // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2014. V. 62. № 6. P. 3422–3427.
  9. Cetiner B.A., Rodrigo D., Jofre L. Reconfiguruble antennas utilizing parasitic pixel layers // Patent cooperation treaty WO 2013/106106 A2. 2013.
  10. Cui S., Mohan A., Weile D.S. Pareto optimal design of absorbers using a parallel elitist nondominated sorting genetic algorithm and the finite element-boundary integral method // IEEE Trans. Antennas Propag. 2005. V. 53. №. 6. P. 2099–2107.
  11. Cheng Y-F., Ding X., Shao W. et.al. 2-D planar wide-angle scanning phased array based on wide-beam elements // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2016. P. 1536–1225.
  12. Ding X., Cheng Y.-F., Shao W., Wang B.-Z. A wide-angle scanning phased array with microstrip patch mode reconfiguration technique // IEEE Trans. Antennas Propag. 2017. V. 65. № 9. P. 4548–4555.
  13. Balanis C.A. Antenna Theory, Analysis and Design. 2nd ed. New York. 1997. Wiley.
  14. Wen Y.Q., Gao S., Wang B.Z., Luo Q. Dual-polarized and wide-angle scanning microstrip phased array // IEEE Trans. Antennas Propag. 2018. V. 66. №. 7. P. 3775–3780.
  15. Sun B.-F., Ding X. , Cheng Y.-F., Shao W. 2-D wide-angle scanning phased array with hybrid patch mode technique // IEEE Antennas Wireless Propag. Letters. 2020 V. 19. № 4. P. 700–704.
  16. Gao G.-F., Ding X., Cheng Y.-F., Shao W. Dual-polarized wide-angle scanning-phased array based on multimode patch elements // IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 2019. V. 18. № 3. P. 546–550.
  17. Wang Z., Ning Y., Dong Y. Compact shared aperture quasi-Yagi antenna with pattern diversity for 5G-NR applications // IEEE Trans. Antennas Propag. 2021. V. 69. № 9. P. 4178–4183.
  18. Wang R., Wang B.-Z., Ding X., Yang X.-S. Planar phased array with wide-angle scanning performance based on image theory // IEEE Trans. Antennas Propag. 2015. V. 63. № 9. P. 3908–3917.
  19. Sievenpiper D.F. Artificial impedance surfaces for antennas // Modern antenna handbook / ed. C.A. Balanis. John Wiley & Sons. 2008. P. 737–777.
  20. Li M., Xiao S.-Q., Wang B.-Z. Investigation of using high impedance surfaces for wide-angle scanning arrays // IEEE Trans. Antennas Propag. 2015. V. 63. № 7. P. 2895–2901.
  21. Li M., Xiao S.-Q., Wang Z., Wang B.-Z. Compact surface-wave assisted beam-steerable antenna based on HIS // IEEE Trans. Antennas Propag. 2014. V. 62. № 7. P. 3511–3519
  22. Sievenpiper D.F., Zhang L., Broas R.F.J., Alexopolous N.G., Yablonovitch E. High–impedance electromagnetic surfaces with a forbiden frequency band // IEEE Trans. on microwave theory and techniques. 1999. V. 57. № 11. P. 2059–2074.
  23. Magil E.G., Wheeler H.A. Wide-angle impedance matching of a planar array antenna by a dielectric sheet // IEEE Trans. Antennas Propag. 1966. V. 14. № 1. P. 49–53.
  24. Valavan S.E., Tran D., Yarovoy A.G., Roederer A.G. Dual-band wide-angle scanning planar phased array in X/Ku-bands // IEEE Trans. Antennas Propag. 2014. V. 62. № 2. P. 2514–2521.
  25. Valavan S.E., Tran D., Yarovoy A.G., Roederer A.G. Planar dual-band wide-scan phased array in X-band // IEEE Trans. Antennas Propag. 2014. V. 62. № 10. P. 5370–5375.
  26. Wu K.-L., Wei C., Mei X., Zhang Z.-Y. Array-antenna decoupling surface // IEEE Trans. Antennas Propag. 2017. V. 65. № 12. P. 6728–6738.
  27. Tang J., Faraz F., Chen X. et.al. A metasurface superstrate for mutual coupling reduction of large antenna arrays // IEEE Access. 2020. V. 8.
  28. Hannan P., Lerner D., Knittel G. Impedance matching a phased array antenna over wide scan angles by connecting circuits // IEEE Trans. Antennas Propag. 1965. V. 13. № 1. P. 28–34.
  29. Bhattacharyya A.K. Floquet modal based analysis of overlapped and interlaced subarrays // IEEE Trans. Antennas Propag. 2012. V. 60. № 4. P. 1814–1820.
  30. Xia R.L., Qu S., Yang D., Yang S. Wide-angle scanning phased array using an efficient decoupling network // IEEE Trans. Antennas Propag. 2015. V. 63. № 11. P. 5161–5165.
  31. Xia R.L., Qu S.W., Bai X., Jiang Q., Yang S., Nie Z.P. Experimental investigation of wide-angle impedance matching of phased array using overlapped feeding network // IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 2014. V. 13. P. 1284–1287.
  32. Zou X.-J., Wang G.-M, Wang Y.-W., Li H.-P. An efficient decoupling network between feeding points for multielement linear arrays // IEEE Trans. Antennas Propag. 2019. V. 67. № 5. P. 3101–3108.
  33. Гринев А.Ю., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин E В., Синани А.И., Мосейчук Г.Ф. Излучающие элементы системы излучения перспективной АФАР X-диапазона // Антенны. 2016. № 10. С. 20–33.

 

Дата поступления: 15.12.2022
Одобрена после рецензирования: 18.01.2023
Принята к публикации: 30.01.2023