Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах

На основании экспериментальных исследований и численного моделирования определено влияние дифракционных эффектов на характеристики излучения цилиндрических монопольных антенн и диэлектрических дисковых антенн при изменении электродинамических параметров их составных частей. В частности, установлено,...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Радиофизика и радиоастрономия
Дата:	2012
Автори:	Иванченко, И.В., Попенко, Н.А., Хруслов, М.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Радіоастрономічний інститут НАН України 2012
Теми:	Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98252
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах / И.В. Иванченко, Н.А. Попенко, М.М. Хруслов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2012. — Т. 17, № 1. — С. 81–88. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860133914871332864
author	Иванченко, И.В. Попенко, Н.А. Хруслов, М.М.
author_facet	Иванченко, И.В. Попенко, Н.А. Хруслов, М.М.
citation_txt	Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах / И.В. Иванченко, Н.А. Попенко, М.М. Хруслов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2012. — Т. 17, № 1. — С. 81–88. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Радиофизика и радиоастрономия
description	На основании экспериментальных исследований и численного моделирования определено влияние дифракционных эффектов на характеристики излучения цилиндрических монопольных антенн и диэлектрических дисковых антенн при изменении электродинамических параметров их составных частей. В частности, установлено, что осциллирующие зависимости угла максимального излучения и резонансной частоты монопольных цилиндрических антенн с высотой монополя dr1 = λ/4 от радиуса экрана объясняются различной структурой распределения электромагнитного поля в индуктивной зоне антенн с радиусом экрана кратным λ/2 и кратным нечетному числу λ/4 ( λ – длина волны в свободном пространстве). Показано, что в индуктивной зоне исследуемых антенн формируются пространственные распределения электромагнитного поля в виде “пространственной волновой решетки”. На підставі експериментальних досліджень та числового моделювання визначено вплив дифракційних ефектів на характеристики випромінювання циліндричних монопольних антен і діелектричних дискових антен зі зміною електродинамічних параметрів їх складових частин. Зокрема встановлено, що осцилюючі залежності кута максимального випромінювання та резонансної частоти монопольних циліндричних антен з монополем висотою dr1 = λ/4 від радіуса екрана пояснюються різ- ною структурою розподілу електромагнітного поля в індуктивнiй зоні антен з радіусом екрана кратним λ/2 та кратним непарному числу λ/4 (λ – довжина хвилі у вільному просторі). Показано, що в індуктивнiй зоні досліджуваних антен формуються просторові розподіли електромагнітного поля у вигляді “просторової хвильової решітки”. Based on experimental studies and simulation modeling , the influence of diffraction effects on the radiation characteristics of cylindrical monopole antennas and dielectric disk antennas is determined under conditions when the electrodynamic parameters of antenna components are changed. In particular it is established that the oscillating dependence of the angle of maximum radiation and the resonant frequency of monopole cylindrical antennas with the monopole height dr1 = λ/4 as function of the ground plane radius are explained by different spatial structure of electromagnetic field in the inductive region of antenna with the ground plane radius being multiple of λ/2 and the odd number of times λ/4 (λ is the wavelength in free space). It is shown that the spatial distributions of electromagnetic fields as the “spatial wave grating” are formed in the inductive region of antennas under test.
first_indexed	2025-12-07T17:46:13Z
format	Article
fulltext	ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 1, 2012 81 Радиофизика и радиоастрономия. 2012, Т. 17, № 1, c. 81–88 И. В. ИВАНЧЕНКО, Н. А. ПОПЕНКО, М. М. ХРУСЛОВ Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины, ул. Ак. Проскуры, 12, г. Харьков, 61085, Украина E-mail: ireburan@yahoo.com ÄÈÔÐÀÊÖÈÎÍÍÛÅ ÝÔÔÅÊÒÛ Â ÖÈËÈÍÄÐÈ×ÅÑÊÈÕ ÌÎÍÎÏÎËÜÍÛÕ È ÄÈÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÈÕ ÄÈÑÊÎÂÛÕ ÀÍÒÅÍÍÀÕ На основании экспериментальных исследований и численного моделирования определено влияние дифракционных эффек- тов на характеристики излучения цилиндрических монопольных антенн и диэлектрических дисковых антенн при изме- нении электродинамических параметров их составных частей. В частности, установлено, что осциллирующие зависимости угла максимального излучения и резонансной частоты монопольных цилиндрических антенн с высотой монополя r1d 4= λ от радиуса экрана объясняются различной структурой распределения электромагнитного поля в индуктивной зоне антенн с радиусом экрана кратным 2λ и кратным нечетному числу 4λ ( λ – длина волны в свободном пространстве). Показано, что в индуктивной зоне исследуемых антенн формируются пространственные распределения электромагнитного поля в виде “пространственной волновой решетки”. Ключевые слова: цилиндрическая монопольная антенна, диэлектрическая дисковая антенна, дифракция, интерфе- ренция УДК 621.396.677.7 © И. В. Иванченко, Н. А. Попенко, М. М. Хруслов, 2012 1. Ââåäåíèå Необходимо отметить, что при создании высоко- частотных малогабаритных антенн актуальным становится вопрос о влиянии дифракционных эф- фектов на краях излучающей апертуры на харак- теристики антенны. Известные результаты иссле- дования данного вопроса применительно к различ- ным типам антенн описаны в ряде работ [1–6]. В работе [1] рассмотрен открытый конец коак- сиального волновода с круглым и квадратным ме- таллическими фланцами–экранами с геомет- рическими размерами до 9λ (λ – длина волны в свободном пространстве). Показано, что при уве- личении размера круглого экрана уровень задних лепестков не изменяется, в то время как в случае применения квадратного экрана уровень задних лепестков увеличивается при увеличении разме- ра экрана. При этом авторы отмечают, что вне зависимости от формы экрана угол максималь- ной интенсивности излучения одинаков для обеих геометрий. Применительно к антенным решеткам, оди- ночным элементом которых является цилиндри- ческий монополь, влияние края экрана на ха- рактеристики такой антенны рассматривается в работе [2]. Авторы установили, что с точки зрения влияния размера экрана на фокусировку главного лепестка излучения оптимальным яв- ляется размер экрана равный 1.5λ в случае, когда антенная решетка состоит из шести эле- ментов. В работе [3] предлагается круглый эк- ран с загнутым краем в теневой области антен- ной решетки, состоящей из цилиндрических монопольных антенн. Здесь авторы подробно исследуют зависимость изменения угла макси- мального излучения антенны от размера экрана и показывают, что при увеличении размера эк- рана угол максимального излучения изменяется неравномерно. При этом наилучшими характе- ристиками излучения обладает антенна, у кото- рой общая длина экрана и загнутого края со- ставляет около 3 4,λ а высота загнутого края изменяется в пределах (0.2 0.3) .÷ λ Из вышесказанного следует, что при разра- ботке СВЧ антенн, ориентированных на примене- ние в современных системах связи, учет крае- вых эффектов является необходимым. В настоящей работе изучаются дифракцион- ные эффекты, возникающие на ограниченных апертурах аксиально-симметричных антенн, та- ких, как цилиндрические монопольные антенны и диэлектрические дисковые антенны (ДДА). При этом используется подход, основанный на анализе пространственных распределений электромагнитного (ЭМ) поля в ближней зоне ан- тенны, что позволяет установить и объяснить за- кономерности изменения характеристик излу- чения указанных выше антенн в зависимости от размера излучающей апертуры. 82 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 1, 2012 И. В. Иванченко, Н. А. Попенко, М. М. Хруслов 2. Àíòåííû è ìåòîäèêà èññëåäîâàíèé В представленной работе проводилось комплекс- ное исследование характеристик антенн в зонах излучения, определенных в работе [6]. Численное моделирование монопольной антен- ны осуществлялось с помощью программного пакета “Импульс”, в котором проблема эффек- тивного ограничения пространства счета реша- лась с помощью точных “поглощающих” усло- вий [7, 8]. Программный пакет “Импульс” позво- ляет рассчитать все пространственно-временные и пространственно-частотные характеристики аксиально-симметричных антенн, возбуждаемых как импульсом, так и монохроматической волной. В пакете используется стандартный алгоритм конечных разностей. Для решения начально- краевых задач предполагается, что антенна воз- буждается импульсом 0TE - или 0TM -волны, про- ходящей через сечение волновода. Экспериментальные исследования предс- тавленных в работе антенн проводилось на авто- матизированных стендах для измерения прост- ранственных распределений ЭМ полей антенн в индуктивной, волновой и дальней зонах [9, 10]. Исследуемая цилиндрическая монопольная антенна представляла собой вертикальный мо- нополь высотой 1,rd образованный отрезком центральной жилы коаксиального кабеля, кото- рый находился над круглым металлическим экраном радиуса R; толщина экрана 0.5 мм (см. рис. 1, а). Высоты монополей выбира- лись равными 1 4 7.5rd = λ = мм (здесь и далее 30λ = мм) и 1 3 4 22.5rd = λ = мм. Радиус экрана R варьировался в пределах 7.5 110R = ÷ мм с дискретом 7.5 мм. ДДА представляла собой диэлектрический диск радиусом dR с диэлектрической проницаемостью rdε и толщиной ,dH расположенный на диэлект- рической подложке с диэлектрической проницае- мостью .rε Последняя находилась на металли- ческом экране радиусом R, который был равен радиусу диэлектрической подложки. Высота диэлектрической подложки составляла 1,rd что соответствует высоте монополя, используемого для возбуждения антенны (см. рис. 1, б). Диэлек- трические проницаемости диэлектрического диска и подложки составляли 90rdε = и 2.6rε = соот- ветственно. Для установления закономерностей изменения характеристик излучения ДДА варьировались следующие параметры: радиус металлического экрана совместно с радиусом диэлектрической подложки, 2 мм 110 мм;R< < толщина подлож- ки, 11 мм 8 мм;rd< < радиус диэлектрического диска, 2 мм 45 мм;dR< < толщина диэлектричес- кого диска, 0.1мм 2 мм.dH< < 3. Öèëèíäðè÷åñêàÿ ìîíîïîëüíàÿ àíòåííà Наиболее адекватным подходом к изучению крае- вых эффектов, обусловленных дифракцией ЭМ волн на конечных апертурах, может служить при- влечение для этих целей информации об ампли- тудных распределениях полей в ближней зоне антенны. Причем анализу должны подлежать распределения полей как в индуктивной, так и Рис. 1. Геометрия исследуемых цилиндрической монополь- ной антенны (а) и ДДА (б): 1 – диэлектрический диск, 2 – диэлектрическая подложка, 3 – металлический экран, 4 – коаксиальный кабель ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 1, 2012 83 Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах в волновой зонах антенн, что позволит изучить и проанализировать динамику трансформации волновых пучков в процессе формирования ди- аграммы направленности (ДН). Особое значение такие исследования приобретают в наиболее сложном случае с точки зрения изучения диф- ракционных явлений, когда размеры исследуемых объектов становятся соизмеримыми с рабочей длиной волны. Применительно к классу аксиаль- но-симметричных антенн можно рассматривать две области источников краевых волн, а именно: внешний край металлического экрана и край внутреннего центрального отверстия, выпол- няющего роль элемента связи с коаксиальным кабелем. Интерференция этих краевых волн с первичным волновым пучком монополя в окру- жающем антенну пространстве и обусловливает тот или иной вид формируемой кольцевой интер- ференционной картины ЭМ поля в индуктивной зоне. Поэтому установление закономерностей формирования таких интерференционных картин приобретает основополагающее значение, позво- ляя выявить взаимосвязь физических парамет- ров антенн с видом их ДН. Исходя из предложенной концепции, исследо- вание дифракционных эффектов в цилиндричес- кой монопольной антенне с высотой монополя 1 4rd = λ начнем с измерения распределений ЭМ полей в индуктивной зоне антенны, где влияние размера экрана на формируемое антенной излу- чение проявляется наиболее наглядно. Анализ полученных распределений Hϕ ком- поненты поля позволяет разделить исследован- ные антенны на две группы: с радиусами экрана кратными 2λ (первая группа) и нечетному числу 4λ (вторая группа). Так, для антенн первой группы на расстоянии 1 мм от плоскости экрана мы наблюдаем распределение ЭМ поля с мак- симумом в центре антенны (рис. 2, а). По мере приближения к краю антенны интенсивность ЭМ поля уменьшается. Минимум амплитуды Hϕ компоненты ЭМ поля находится на расстоянии 4≈ λ от края диска. А далее интенсивность ЭМ поля снова возрастает, и в непосредственной бли- зости от края антенны наблюдается достаточно высокий уровень излучения (приблизительно в два раза меньше, чем в центральной части антенны). Необходимо отметить, что с увели- чением радиуса экрана расстояние, на котором находится минимум амплитуды Hϕ компонен- ты поля, не изменяется, но при этом увеличи- вается размер центрального пятна в распреде- лении ЭМ поля. Таким образом, особенностью антенн первой группы является наличие только двух вариаций поля вдоль радиуса экрана с од- ним минимумом, находящимся на фиксирован- ном расстоянии от края антенны. Для второй группы антенн было установлено, что интерференционная картина ЭМ поля в ин- дуктивной зоне имеет вид кольцевой “прост- ранственной волновой решетки” (рис. 2, б). При этом число вариаций ЭМ поля вдоль радиу- са экрана возрастает по мере его увеличения. Таким образом, особенностью антенн второй группы является появление при увеличении ра- диуса экрана распределений ЭМ полей в виде “пространственной волновой решетки”. Рис. 2. Распределения Hϕ компоненты электромагнит- ного поля в индуктивной зоне антенн: а) – 60R = мм и б) – 82.5R = мм 84 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 1, 2012 И. В. Иванченко, Н. А. Попенко, М. М. Хруслов Проанализируем наблюдаемые в эксперимен- тах зависимости резонансной частоты антенн обеих групп от геометрических размеров экрана (рис. 3, а). Резонансная частота антенн первой группы растет при увеличении радиуса экрана вплоть до значения 2 .R = λ При последующем увеличении радиуса экрана значение резонанс- ной частоты антенны уменьшается. Для антенн второй группы изменение резонансной частоты происходит противоположным образом, а имен- но, резонансная частота антенны уменьшается при увеличении размера экрана, достигая своего минимального значения при 7 4,R = λ а далее резонансная частота начинает возрастать. И со- ответственно зависимость резонансной частоты от радиуса экрана всего ряда исследуемых ан- тенн имеет осциллирующий характер (рис. 3, б). Проведенный анализ полученных ДН [11] по- зволяет выявить закономерность изменения глав- ного направления излучения исследуемых антенн в зависимости от радиуса экрана. А именно, для антенн первой группы зависимость угла макси- мального излучения от радиуса экрана имеет экстремальный вид. Для антенн второй группы эта зависимость характеризуется плавным уве- личением угла максимального излучения при увеличении радиуса экрана (рис. 3, в). Таким образом, суммарный график изменения угла мак- симального излучения для всех исследуемых ан- тенн при увеличении радиуса экрана представляет собой осциллирующую зависимость (рис. 3, г). При этом угол максимального излучения по мере увеличения радиуса экрана стремится к значе- нию 90 .θ = ° Полученные осциллирующие зависимости ре- зонансной частоты и угла максимального излу- чения от радиуса экрана для антенн с высотой монополя 1 4rd = λ обусловлены различием про- странственных распределений ближних полей антенн первой и второй групп. Рис. 3. Зависимости резонансных частот двух групп антенн (а), резонансных частот всех исследуемых антенн (б), углов максимального излучения двух групп антенн (в), углов максимального излучения всех исследуемых антенн (г) от радиуса экрана ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 1, 2012 85 Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах Проведем сравнение пространственно-вре- менных распределений ЭМ полей в волновой зоне антенн с высотами монополя 1 4rd = λ и 1 3 4rd = λ для одинакового радиуса экрана (рис. 4). Анализ представленных распределе- ний показывает, что интенсивность поля на краю экрана антенны с высотой монополя 1 4rd = λ в 5.7 раз выше (рис. 4, а), чем у антенны с высотой монополя 1 3 4rd = λ (рис. 4, б), что и обусловливает отсутствие интенсивного из- лучения в “теневой” области антенны с высо- той монополя 3 4.λ Такое распределение ЭМ поля приводит к формированию однолепестко- вой ДН с направлением максимума излучения близким к зениту [11]. В отличие от антенн с высотой монополя 1 4rd = λ зависимость изменения резонансной частоты от радиуса экрана для всех антенн с высотой монополя 1 3 4rd = λ не является ос- циллирующей, а имеет минимум при 37.5R = мм. При этом резонансная частота антенн с радиуса- ми экрана 75R > мм остается практически не- изменной (рис. 3, б). Проведенные исследования ДН антенн с вы- сотой монополя 1 3 4rd = λ [11] позволили уста- новить зависимость изменения угла максималь- ного излучения от радиуса экрана (рис. 3, г). Начиная со значения 45R = мм, при последую- щем увеличении экрана угол максимального из- лучения антенн увеличивается и при 75R = мм выходит на значение 39 .θ = ° Следует отметить, что в отличие от антенн с 1 4,rd = λ для кото- рых изменение угла максимального излучения по мере увеличения радиуса экрана имеет ос- циллирующий характер, для антенн с 1 3 4rd = λ угол максимального излучения изменяется плав- но из-за меньшего влияния дифракционных эффектов на характеристики излучения данных антенн. 4. Äèýëåêòðè÷åñêàÿ äèñêîâàÿ àíòåííà Для ДДА формирование ближнего поля антенны обусловлено дифракцией как на краях экрана и диэлектрической подложки, так и на краях диэ- лектрического диска. В этом случае интерферен- ционная картина может иметь сложное прост- ранственное распределение ЭМ поля, сохраняя при этом аксиальную симметрию. Дальнейший анализ характеристик ДДА при изменении радиу- са экрана начнем с анализа ее частотных харак- теристик. В случае антенны с минимальным радиусом подложки и экрана 15R = мм мы наблюдаем один резонанс (рис. 5). По мере увеличения ра- диуса подложки антенна становится многочас- тотной. В этом случае пороговое значение ра- диуса подложки составляет 45R = мм, так как на частотной зависимости параметра 11S (коэф- фициент обратных потерь) для данной антенны появляются низкодобротные резонансы в облас- ти как высоких, так и низких частот. При этом интенсивность основного резонанса уменьшается. В качестве примера на рис. 5 приведена частот- ная зависимость параметра 11S для антенн с 97.5R = мм и 110R = мм. Природа возникнове- ния двух режимов работы ДДА становится по- нятной из рассмотрения пространственных рас- пределений ЭМ полей в индуктивной зоне антенн. ЭМ поля в индуктивной зоне антенн с радиу- сами подложки 15R = мм и 45R = мм на ре- зонансных частотах имеют вид “пространствен- ной волновой решетки” с максимумом в об- ласти края диска (рис. 6). Определим этот режим как режим “дискового резонатора”, при котором соблюдаются резонансные условия для Рис. 4. Пространственное распределение модуля E ком- поненты ЭМ поля в фиксированный момент времени в ближней зоне антенн с высотой монополя 1 4rd = λ (a) и 1 3 4rd = λ (б) 86 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 1, 2012 И. В. Иванченко, Н. А. Попенко, М. М. Хруслов ДДА [12]. При этом картины распределения ЭМ полей в ближней зоне антенн с радиусами под- ложки 45R > мм позволяют однозначно утвер- ждать, что резонансы, возбуждающиеся в дан- ных антеннах, например на частоте 8.7f = ГГц при 110R = мм (см. рис. 6), также соответст- вуют режиму “дискового резонатора”. В то же время здесь наблюдаются распределения по- лей, соответствующие режиму “пространствен- ной волновой решетки”, например на частоте 9.5f = ГГц при 110R = мм (см. рис. 6). Кроме того, необходимо отметить тот факт, что для рассматриваемого класса антенн сохраняется тенденция увеличения количества вариаций поля на одну с каждым переходом к более вы- сокочастотному резонансу для всех многочас- тотных антенных структур, представленных в настоящей работе. Рис. 6. Распределения Hϕ компоненты ЭМ поля в индуктивной зоне антенн Рис. 5. Параметр 11S ДДА с радиусами экранов 15R = мм, 45R = мм, 97.5R = мм, 110R = мм ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 1, 2012 87 Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах 5. Âûâîäû Проведенное в работе исследование распределе- ний ближних ЭМ полей цилиндрических монополь- ных антенн с высотой монополя 1 4rd = λ при из- менении радиуса экрана позволило объяснить при- роду осциллирующих зависимостей резонансной частоты и угла максимального излучения антенн. Для ДДА с высокой диэлектрической проницае- мостью диска ( 90)rdε = и радиусах экрана 45R > мм выделено два характерных режима работы: режим “дискового резонатора”, при кото- ром максимум в распределении ЭМ поля сосре- доточен в области диэлектрического диска, и ре- жим “пространственной волновой решетки”, ког- да распределение ЭМ поля имеет вид кольцевой интерференционной картины с практически рав- ной интенсивностью поля в областях конструктив- ной интерференции. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 01. Cockrell C. and Pathak P. Diffraction Theory Techniques Applied to Aperture Antennason Finite Circular and Square Ground Planes // IEEE Trans. Antennas Propag. – 1974. – Vol. 22, No. 3. – P. 443–448. 02. Sharma S. K. and Shafai L. Beam Focusing Properties of Circular Monopole Array Antenna on a Finite Ground Plane // IEEE Trans. Antennas Propag. – 2005. – Vol. 53, No. 10. – P. 3406–3409. 03. Gyoda K. and Ohira T. Design of electronically steerable passive array radiator (ESPAR) antennas // IEEE Antennas Propag. Soc. Int. Symp. Vol. 2. – Salt Lake City (USA). – 2000. – P. 922–925. 04. Lier E. and Jakobsen K. Rectangular Microstrip Patch Antennas with Infinite and Finite Ground Plane Dimen- sions // IEEE Trans. Antennas Propag. – 1983. – Vol. 31, No. 6. – P. 978–984. 05. Huang J. The Finite Ground Plane Effect on the Micro- strip Antenna Radiation Patterns // IEEE Trans. Antennas Propag. – 1983. – Vol. 31, No. 4. – P. 649–653. 06. Laybros S., Combes P. F., and Mametsa H. J. The “Very Near - Field” Region of Equiphase Radiation Apertures // IEEE Antennas Propag. Mag. – 2005. – Vol. 47, No. 4. – P. 50–66. 07. Сиренко Ю. К. Моделирование и анализ переходных процессов в открытых периодических, волноводных и компактных резонаторах. Харьков: ЭДЭНА, 2003. – 363 с. 08. Сиренко Ю. К., Пазынин В. Л., Вязьмитинова А. И., Сиренко К. Ю. Компактные неоднородности свобод- ного пространства: виртуальные границы в скалярных и векторных открытых начально-краевых задачах тео- рии рассеяния несинусоидальных электромагнитных волн // Электромагнитные волны и электронные сис- темы. – 2003. – Т. 8, № 11–12. – С. 33–54. 09. Ivancenko I. V., Korolev A. M., Lukyanova N. Y., and Popenko N. A. Broadband omnidirectional circular patch antenna // Pros. 17th International conference on applied electromagnetics and communications. – Dubrovnik (Croa- tia). – 2003. – P. 164–167. 10. Ivancenko I. V., Ivancenko D. I., Korolev A. M., Popen- ko N. A. Experimental StudieS of X-band leaky-wave antenna performances // Microw. Opt. Tech. Lett. – 2002. – Vol. 35, No. 4. – P. 277–281. 11. Rаdionov S., Ivanchenko I., Khruslov M., Korolev A., and Popenko N. A New X - Band Mobile Direction Finder. In: I. Minin editor. Microwave and Millimeter Wave Tech- nologies. – Vukovar: INTECH. – 2010. – P. 273–288. 12. Носич А. И., Близнюк Н. Ю. Численный анализ диэлек- трической антенны // Радиофизика и электроника. – Харьков: Ин-т радиофизики и электроники НАН Ук- раины. – 2000. – Т. 5, № 1. – С. 49–54. І. В. Іванченко, Н. О. Попенко, М. М. Хруслов Інститут радіофізики та електроніки ім. А. Я. Усикова НАН України, вул. Ак. Проскури, 12, Харків, 61085, Україна ДИФРАКЦІЙНІ ЕФЕКТИ У ЦИЛІНДРИЧНИХ МОНОПОЛЬНИХ І ДІЕЛЕКТРИЧНИХ ДИСКОВИХ АНТЕНАХ На підставі експериментальних досліджень та числового моделювання визначено вплив дифракційних ефектів на характеристики випромінювання циліндричних мо- нопольних антен і діелектричних дискових антен зі змі- ною електродинамічних параметрів їх складових частин. Зокрема встановлено, що осцилюючі залежності кута максимального випромінювання та резонансної частоти монопольних циліндричних антен з монополем висо- тою 1 4rd = λ від радіуса екрана пояснюються різ- ною структурою розподілу електромагнітного поля в індуктивнiй зоні антен з радіусом екрана кратним 2λ та кратним непарному числу 4λ (λ – довжина хвилі у вільному просторі). Показано, що в індуктивнiй зоні досліджуваних антен формуються просторові розподіли електромагнітного поля у вигляді “просторової хвильо- вої решітки”. I. V. Ivanchenko, M. M. Khruslov, and N. A. Popenko A. Usikov Institute of Radio Physics and Electronics, National Academy of Sciences of Ukraine, 12, Akad. Proskura St., Kharkiv, 61085, Ukraine DIFFRACTION EFFECTS IN THE CYLINDRICAL MONOPOLE AND DIELECTRIC DISK ANTENNAS Based on experimental studies and simulation modeling , the influence of diffraction effects on the radiation characteristics of cylindrical monopole antennas and dielectric disk antennas is determined under conditions when the electrodynamic para- meters of antenna components are changed. In particular it is 88 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 17, № 1, 2012 И. В. Иванченко, Н. А. Попенко, М. М. Хруслов established that the oscillating dependence of the angle of maxi- mum radiation and the resonant frequency of monopole cylin- drical antennas with the monopole height 1 4rd = λ as function of the ground plane radius are explained by different spatial structure of electromagnetic field in the inductive region of an- tenna with the ground plane radius being multiple of 2λ and the odd number of times 4λ (λ is the wavelength in free space). It is shown that the spatial distributions of electromag- netic fields as the “spatial wave grating” are formed in the induc- tive region of antennas under test. Статья поступила в редакцию 19.01.2012
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98252
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1027-9636
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T17:46:13Z
publishDate	2012
publisher	Радіоастрономічний інститут НАН України
record_format	dspace
spelling	Иванченко, И.В. Попенко, Н.А. Хруслов, М.М. 2016-04-10T20:39:18Z 2016-04-10T20:39:18Z 2012 Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах / И.В. Иванченко, Н.А. Попенко, М.М. Хруслов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2012. — Т. 17, № 1. — С. 81–88. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1027-9636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98252 621.396.677.7 На основании экспериментальных исследований и численного моделирования определено влияние дифракционных эффектов на характеристики излучения цилиндрических монопольных антенн и диэлектрических дисковых антенн при изменении электродинамических параметров их составных частей. В частности, установлено, что осциллирующие зависимости угла максимального излучения и резонансной частоты монопольных цилиндрических антенн с высотой монополя dr1 = λ/4 от радиуса экрана объясняются различной структурой распределения электромагнитного поля в индуктивной зоне антенн с радиусом экрана кратным λ/2 и кратным нечетному числу λ/4 ( λ – длина волны в свободном пространстве). Показано, что в индуктивной зоне исследуемых антенн формируются пространственные распределения электромагнитного поля в виде “пространственной волновой решетки”. На підставі експериментальних досліджень та числового моделювання визначено вплив дифракційних ефектів на характеристики випромінювання циліндричних монопольних антен і діелектричних дискових антен зі зміною електродинамічних параметрів їх складових частин. Зокрема встановлено, що осцилюючі залежності кута максимального випромінювання та резонансної частоти монопольних циліндричних антен з монополем висотою dr1 = λ/4 від радіуса екрана пояснюються різ- ною структурою розподілу електромагнітного поля в індуктивнiй зоні антен з радіусом екрана кратним λ/2 та кратним непарному числу λ/4 (λ – довжина хвилі у вільному просторі). Показано, що в індуктивнiй зоні досліджуваних антен формуються просторові розподіли електромагнітного поля у вигляді “просторової хвильової решітки”. Based on experimental studies and simulation modeling , the influence of diffraction effects on the radiation characteristics of cylindrical monopole antennas and dielectric disk antennas is determined under conditions when the electrodynamic parameters of antenna components are changed. In particular it is established that the oscillating dependence of the angle of maximum radiation and the resonant frequency of monopole cylindrical antennas with the monopole height dr1 = λ/4 as function of the ground plane radius are explained by different spatial structure of electromagnetic field in the inductive region of antenna with the ground plane radius being multiple of λ/2 and the odd number of times λ/4 (λ is the wavelength in free space). It is shown that the spatial distributions of electromagnetic fields as the “spatial wave grating” are formed in the inductive region of antennas under test. ru Радіоастрономічний інститут НАН України Радиофизика и радиоастрономия Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах Дифракційні ефекти у циліндричних монопольних і діелектричних дискових антенах Diffraction effects in the cylindrical monopole and dielectric disk antennas Article published earlier
spellingShingle	Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах Иванченко, И.В. Попенко, Н.А. Хруслов, М.М. Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн
title	Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах
title_alt	Дифракційні ефекти у циліндричних монопольних і діелектричних дискових антенах Diffraction effects in the cylindrical monopole and dielectric disk antennas
title_full	Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах
title_fullStr	Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах
title_full_unstemmed	Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах
title_short	Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах
title_sort	дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах
topic	Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн
topic_facet	Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98252
work_keys_str_mv	AT ivančenkoiv difrakcionnyeéffektyvcilindričeskihmonopolʹnyhidiélektričeskihdiskovyhantennah AT popenkona difrakcionnyeéffektyvcilindričeskihmonopolʹnyhidiélektričeskihdiskovyhantennah AT hruslovmm difrakcionnyeéffektyvcilindričeskihmonopolʹnyhidiélektričeskihdiskovyhantennah AT ivančenkoiv difrakcíiníefektiucilíndričnihmonopolʹnihídíelektričnihdiskovihantenah AT popenkona difrakcíiníefektiucilíndričnihmonopolʹnihídíelektričnihdiskovihantenah AT hruslovmm difrakcíiníefektiucilíndričnihmonopolʹnihídíelektričnihdiskovihantenah AT ivančenkoiv diffractioneffectsinthecylindricalmonopoleanddielectricdiskantennas AT popenkona diffractioneffectsinthecylindricalmonopoleanddielectricdiskantennas AT hruslovmm diffractioneffectsinthecylindricalmonopoleanddielectricdiskantennas

Дифракционные эффекты в цилиндрических монопольных и диэлектрических дисковых антеннах

Репозитарії

Схожі ресурси