В. И. Гриднев1
1 АО «НИИП имени В.В. Тихомирова» (г. Жуковский, Россия)

1 viagri@mail.ru

Постановка проблемы. Проектирование СВЧ-устройств и антенных решеток, выполненных с помощью технологии волноводов, интегрированных в подложку, практически повсеместно ведется с помощью зарубежных коммерческих программ. Однако из-за значительного времени вычислений синтез резонансных щелевых антенных решеток с учетом внешнего взаимодействия выполнить не удается. Известно, что существенного уменьшения времени расчетов можно добиться решением интегральных уравнений методом моментов. На основе разработанных программ, реализующих метод моментов, можно построить программы конструктивного синтеза щелевых антенных решеток с учетом внешнего взаимодействия излучателей.

Цель. Выполнить расчет и провести анализ характеристик щелевых антенных решеток на волноводах, интегрированных в подложку, путем численного решения системы интегральных уравнений методом моментов.

Результаты. Разработан комплекс программ, позволяющий рассчитывать характеристики щелевых решеток на волноводах, интегрированных в подложку, в 20–25 раз быстрее, чем коммерческие программы. Разработанные программы протестированы путем сравнения с коммерческой программой. Показано, что в волноводе, интегрированном в подложку, как в открытой структуре падающие и отраженные волны представляют собой связанные комплексные волны, существующие за пределами волновода. Реализован изложенный в [6] метод сведения открытой системы к линии передачи с нормированными амплитудами волн. Установлено, что понятие эквивалентной щели на эквивалентном волноводе пригодно для определения только начальных значений синтеза. Показано, что фаза электрического поля в поперечном сечении щели имеет неравномерное распределение. Отмечено, что только в очень узких щелях фаза изменяется незначительно, а в более широких распределение фазы зависит от ширины щели и ее смещения (по мере удаления от средней линии изменение фазы уменьшается).

Практическая значимость. Разработанный комплекс программ позволяет рассчитывать характеристики щелевых антенных решеток на волноводах, интегрированных в подложку, и может послужить основой для разработки программ синтеза щелевых антенн.

Гриднев В.И. Анализ характеристик щелевых излучателей на волноводах, интегрированных в подложку, методом моментов // Антенны. 2024. № 4. С. 5–16. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202404-01

1. Casaletti M., Valerio G., Seljan J., Ettorre M., Sauleau R. A full-wave hybrid method for the fast analysis of SIW-based antennas // 7th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP-2013). Convened Sessions. 2013. P. 3843–3846.
2. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.-Л.: Энергия. 1967.
3. Левин Л. Современная теория волноводов. М.: Иностранная литература. 1954.
4. Cheng Yu J. Substrate integrated antennas and arrays. CRC Press. 2016.
5. Раевский А.С., Раевский С.Б. Комплексные волны. М.: Радиотехника. 2010.
6. Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ: Учеб. пособие / Под ред. Д.М. Сазонова. М.: Высшая школа. 1981.
7. Yan L., Hong W., Hua G., Chen J., Wu K. Simulation and experiment on SIW slot array antennas // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2004. V. 14. № 9. P. 446–448.
8. Мигалин М.М., Кошкидько В.Г., Демшевский В.В. Применение макросов для автоматизированного выполнения однотипных операций при моделировании в САПР Ansys HFSS волноводно-щелевых антенн, построенных по SIW-технологии // Антенны. 2023. № 1. С. 63–77.
9. Фельд Я.Н., Бененсон Л.С. Антенно-фидерные устройства. Ч. 2. М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского. 1959. С. 278.
10. Ворончихин С.В., Воротников А.А., Дрожжин М.А., Титов Л.Н., Турко Л.С. Методы построения щелевых антенных решеток на интегрированных в диэлектрическую подложку волноводах / Монография «Радиолокационные системы специального и гражданского назначения» в 2-х кн. 2018–2020. Кн. 2 / Под ред. Ю.И. Белого. М.: Радиотехника. 2018. С. 106–113.