Е.В. Овчинникова¹, С.Г. Кондратьева², П.А. Шмачилин³,  Нгуен Динь То4, Э.В. Гаджиев5, А.О. Перфилова6

1−5 МАИ (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

2,3 Российский университет дружбы народов (Москва, Россия)

5 АО «Корпорация «ВНИИЭМ» (Москва, Россия)

6 ООО «Инспайдер» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Благодаря электрической прочности, высокой надежности и технологичности рупорные и волноводные антенны широко применяются в различных отраслях радиотехники. Особенно они востребованы в бортовых радиосистемах, так как сохраняют работоспособность при механических нагрузках и высоком перепаде температур. Поэтому разработка таких антенн является актуальной задачей. 

Цель. Обосновать выбор элемента бортовой антенной системы, обеспечивающего значение коэффициента эллиптичности не ниже 0,7 в секторе углов ±70°, а также провести моделирование антенной решетки из волноводных элементов на основе септум-поляризаторов с коэффициентом усиления не ниже 15 дБ в рабочей полосе частот. 

Результаты. Представлены результаты моделирования антенной решетки из волноводных излучателей с эллиптической поляризацией для систем спутниковой связи. Определены характеристики направленности, частотные и поляризационные характеристики. Показано влияние взаимодействия излучателей в антенной решетке на поляризационные характеристики.  Практическая значимость. Полученные модели антенных решеток позволяют провести оптимизацию конструкций и расчет характеристик направленности, а также определить влияние погрешностей изготовления элементов на частотные и поляризационные характеристики.

Овчинникова Е.В., Кондратьева С.Г., Шмачилин П.А., Нгуен Динь То, Гаджиев Э.В., Перфилова А.О. Моделирование антенной решетки из волноводных излучателей на основе септум-поляризаторов // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 4. С. 108−118.  DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202104-12

1. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. М.: Энергия. 1973. 439 с.
2. Крылов Ю.В. Широкополосные частотно-поляризационные селективные устройства антенн космических аппаратов: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. Красноярск. 2018.
3. Ming Chen, Tsandoulas G. A wide-band square-waveguide array polarizer // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1973. V. 21. № 3. Р. 389–391.
4. Дёмин Д.А., Чубинский Н.П. Облучатель с двумя ортогональными круговыми поляризациями // Журнал радиотехники. 2014. № 6.
5. Фам Ван Винь. Моделирование антенных  систем  спутникового телевидения // Труды Междунар. молодежной науч. конф. «Гагаринские чтения» (17−20 апреля 2018 г.). М.: МАИ. С. 223−224.
6. Simmons A.J. Phase shift by periodic loading of waveguide and its application to broad-band circular polarization // IRE Trans.  Microwave Theory Tech. 1955. V. 3. № 6. P. 18−21.
7. Соловьянова И.П., Наймушин М.П., Шабунин С.Н. Методические указания к лабораторным работам 3, 4 по курсам «Электродинамика и распространение радиоволн» и «Электромагнитные поля и волны». Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУУПИ. 2006. 37 с.
8. Rebollar J. Broad-band corrugated polarisers using different kinds of corrugations // IEEE AP-S Int. Symp.: digest. Vancouver. 1985. P. 639−642. 
9. Virone G., Tascone R., Baralis M., et al. A novel design tool for waveguide polarizers // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 2005. V. 53. № 3. P. 888−894. 
10. Virone G., Tascone R., Peverini O.A., et al. Combined-phase-shift waveguide polarizer // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2008. 18. № 8. P. 509−511.
11. Tucholke U., Arndt F., Wriedt T. Field theory design of square waveguide iris polarizers // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1986. V. 34. № 1. P. 156−160. 
12. Liu Y., Li F., Li X., He H. Design and optimization of wide and dual band waveguide polarizer // Global Symp. Millimeter Waves: symp. proc. Nanjing. 2008. P. 384−386.
13. Rebollar J.M., de Frutos J. Dual-band compact square waveguide corrugated polarizer // IEEE AP-S Int. Symp.: symp. digest. Orlando. 1999. P. 962−965.
14. Рудь Л.А., Шпаченко К.С. Электродинамическая модель и характеристики поляризаторов на отрезках квадратного волновода с диагонально расположенными квадратными выступами // Радиофизика и электроника. 2012. Т. 3(17). № 1. С. 3−10. 
15. Toyama N. A cross-shaped horn and a square waveguide polarizer for a circularly polarized shaped beam antenna for a broadcasting satellite // IEEE MTT-S Int. Symp.: symp. digest. Washington. 1980. P. 299−301. 
16. Levy R. The relationship between dual mode cavity crosscoupling and waveguide polarizers // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1995. V. 43. № 11. P. 2614−2620.
17. Мануилов М.Б. Электродинамический анализ конечных волноводных антенных решеток, частотно-селективных и распределительных устройств на гребневых и прямоугольных волноводах: Автореф. дисс. … докт. физ.-мат. наук. Ростов-наДону. 2007.
18. Фролов О.П., Вальд В.В. Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи. M.: Горячая линия − Телеком. 2008. 496 с.
19. Septum Polarizers and Feeds: Paul Wade, W1GHZ ©2003
20. Kim I., Kovitz J.M., Rahmat-Samii Y. Enhancing the power capabilities of the stepped septum using an optimized smooth sigmoid profile // IEEE Antennas and Propagation Magazine. Oct. 2014. V. 56. № 5. P. 16−42. DOI: 10.1109 / MAP.2014.6971913.
21. Двуреченский В.Д., Телепнев П.П., Федотов А.Ю. Спутниковая антенна с эллиптической поляризацией // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2013. Т. 134. № 3. С. 27–30.