С.П. Скобелев1

1 ПАО «Радиофизика» (Москва, Россия)

1 МФТИ (национальный исследовательский университет) (г. Долгопрудный, Россия)

1 s.p.skobelev@mail.ru

Рассмотрены сферическая и цилиндрическая антенны осевого излучения, заполненные электрическими и магнитными токами. Непрерывные распределения токов соответствуют точечным элементам Гюйгенса, образующим однородную плоскую волну, бегущую в осевом направлении с заданным коэффициентом замедления. Приведены диаграммы направленности антенн, используемые для расчета их коэффициента направленного действия (КНД). Определены оптимальные значения коэффициента замедления, обеспечивающие максимальный КНД антенны. Проведено сравнение максимальных КНД сферической антенны и трех модификаций цилиндрических антенн того же объема. Вычислены максимальные значения КНД круглого раскрыва, линейного излучателя бегущей волны и цилиндра максимального объема, вписанных в сферу заданного радиуса. Показано, что КНД сферических и цилиндрических антенн осевого излучения с оптимальным коэффициентом замедления может существенно (до 5 дБ) превышать известный предельный уровень 3+(ka)2, где k – волновое число; a – радиус минимальной сферы, охватывающей антенну.

Скобелев С.П. Максимальный коэффициент направленного действия сферической и цилиндрической антенн осевого излучения, заполненных непрерывным распределением элементов Гюйгенса // Радиотехника. 2026. Т. 90. № 4. С. 68-74. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202604-09

1. Wheeler H.A. Fundamental limitations of small antennas // Proceedings of the IRE. 1947. V. 35. № 12. P. 1479-1484. DOI: 10.1109/JRPROC.1947.226199.
2. Chu L.J. Physical limitations of omni‐directional antennas // J. Appl. Phys. 1948. V. 19. P. 1163-1175. https://doi.org/10.1063/1.1715038.
3. Harrington R.F. On the gain and beamwidth of directional antennas // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1958. V. 6. № 3. P. 219–225.
4. Hansen R.C. Fundamental limitations in antennas // Proc. IEEE. 1981. V. 69. № 2. P. 170-182.
5. Слюсар В. 60 лет теории электрически малых антенн. Некоторые итоги // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2006. №7. С. 10-19.
6. Ицков В.В., Уваров АВ., Уваров А.В. Теория фундаментальных ограничений антенн. Подход разложения поля по сферическим модам // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 4(30). С. 56-69. DOI: 10.25210/jfop‑1804-056069.
7. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. Изд. 2-е. М.: Энергия. 1975.
8. Kildal P.-S. Fundamental directivity and efficiency limitations of single- and multi-port antennas // Proc. 2nd Eur. Conf. Antennas Propagation (EuCAP). 11-16 Nov. 2007. Edinburg. Scotland. Р. 16–25. DOI: 10.1049/ic.2007.1519.
9. Yaghjian A.D., O’Donnell T.H., Altshuler E.E., Best S.R. Electrically small supergain end-fire arrays // Radio Science. 2008. V. 43.  P. RS3002. DOI: 10.1029/2007RS003747.
10. Ziolkowski R.W. Using huygens multipole arrays to realize unidirectional needle-like radiation // Phys. Rev. X2017. V. 7. № 3. P. 031017.
11. Gaponenko R., Moroz A., Rasskazov I.L., Ladutenko K. Shcherbakov A. Belov P. Harnessing superdirectivity in dielectric spherical multilayer antennas // Physical Review B. 2021. V. 104. № 19. P. 195406.
12. Kildal P.-S., Martini E., Maci S. Degrees of freedom and maximum directivity of antennas: A bound on maximum directivity of nonsuperreactive antennas // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2017. V. 59. № 4. P. 16-25.
13. Gustafsson M., Capek M. Maximum gain, effective area, and directivity // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2019. V. 67. № 8. P. 5282-5293.
14. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. Ч. 1. М.: Связь. 1977.
15. Сидоров К.М., Скобелев С.П. Идеальный коэффициент усиления излучателя бегущей волны в линейной антенной решетке, предназначенной для сканирования луча в ограниченном секторе углов // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 4. С. 18−25. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202504-02.