ХВИЛЕВОДНО-ЩІЛИННИЙ ФІДЕРНИЙ ТРАКТ АНТЕН З КОЛОВОЮ ПОЛЯРИЗАЦІЄЮ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-156-3-105-112Ключові слова:
супутникова система, рупорна антена, колова поляризація, хвилевід, щілина, діаграма спрямованості, коефіцієнт підсилення антениАнотація
Сучасні інформаційні системи використовують сигнали з круговою поляризацією. Серед них можна виділити системи стеження, системи дистанційного зондування, супутникові телевізійні системи. Використання в супутникових системах зв’язку сигналів з коловою поляризацією дозволяє успішно протидіяти багатопроменевому поширенню сигналів у навколишньому середовищі, що зменшує інтерференційні завади. Завдяки відбиттю сигналів від різних об’єктів, вони перетворюють свою поляризацію. Це дозволяє зменшити спотворення сигналів в приймальному пристрої, що збільшує інформаційну ємність бездротових каналів передачі даних. У супутниковому зв’язку широко використовуються багатодіапазонні рупорні антени. Застосування таких пристроїв дозволяє передавати сигнали високої потужності та приймати сигнали з низьким рівнем завад. Такі системи застосовуються для живлення рефлекторних антен з широкими смугами пропускання. Для таких застосувань запропоновано рупорний антенний пристрій, в якому можна обробляти сигнали, що забезпечують формування сигналів з лівою круговою поляризацією та сигналів з правою круговою поляризацією. Живлення запропонованої рупорної антени здійснювалося через отвір у вигляді щілини, прорізаної в прямокутному хвилеводі. Завдяки тому, що щілина розташована під кутом 45º, антена може формувати сигнали з подвійною круговою поляризацією. Запропонована конструкція може використовуватися без поляризаційних пристроїв, які необхідно окремо розробляти. Створена конструкція рупорної антени на робочій частоті 16 ГГц забезпечує пікове значення коефіцієнта підсилення антени 24 дБ для сигналів з правого круговою поляризацією і пікове значення коефіцієнта підсилення 18 дБ для сигналів з лівою круговою поляризацією. Поляризаційна ізоляція перевищує 12 дБ. Більше того, на робочій частоті максимальне значення коефіцієнта відбиття набуває значення 17 дБ. Таким чином, розроблена рупорна антена з подвійною круговою поляризацією забезпечує ефективні характеристики у вузькій смузі частот.
Посилання
А. Ю. Мирончук, O. O. Шпилька, и С. Я. Жук, «Метод оценивания частотной характеристики канала а OFDM системах на основе фильтрации и экстраполяции пилот-сигналов,» Вісник НТУУ«КПІ». Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, № 78, с. 36-42, 2019. https://doi.org/10.20535/RADAP.2019.78.36-42 .
O. Yu. Myronchuk, et al., “Two-stage method for joint estimation of information symbols and channel frequency response in OFDM communication systems,” Radioelectron. Commun. Syst., vol. 63, no. 8, pp. 418-429, 2020. https://doi.org/10.3103/S073527272008004X .
O. Myronchuk, et al., “Algorithm of channel frequency response estimation in orthogonal frequency division multiplexing systems based on Kalman filter,” in IEEE 15th Int. Conf. on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering. Lviv-Slavske, 2020. https://doi.org/10.1109/TCSET49122.2020.235385 .
A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, and I. V. Demchenko, “Energy efficiency of the D2D direct connection system in 5G network,” in IEEE Int. Conf. on Problems of Infocommunications. Science and Technology, Kharkiv, 2020, pp. 537-542. https://doi.org/10.1109/PICST51311.2020.9468035 .
A. В. Булашенко, «Оцінка зв’язності D2D комунікацій у мережах 5G,» Вісник НТУУ«КПІ». Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, № 81, с. 21-29, 2020. https://doi.org/10.20535/RADAP.2020.81.21-29 .
А. В. Булашенко, «Комбінований критерій вибору маршрутизації D2D технології,» Радіоелектроніка, інформатика, управління, № 1, с. 7-13, 2021. https://doi.org/10.15588/1607-3274-2021-1-1 .
A. Bulashenko, et al., “New traffic model of M2M technology in 5G wireless sensor networks,” in IEEE 2nd Int. Conf. on Advanced Trends in Information Theory, 25-27 November 2020, Kyiv, Ukraine, pp. 125-131. https://doi.org/10.1109/ATIT50783.2020.9349305 .
S. I. Piltyay, A. V. Bulashenko, and I. V. Demchenko, “Wireless sensor networks connectivity in heterogeneous 5G mobile systems,” in IEEE Int. Conf. on Problems of Infocommunications. Science and Technology, Kharkiv, 2020, pp. 625-630. https://doi.org/10.1109/PICST51311.2020.9468073 .
А. В. Булашенко, «Розподіл ресурсів для пристроїв малої потужності технології M2M в мережах 5G,» Наукові вісті КПІ, 2020, Вип. 3, с. 7-13. https://doi.org/10.20535/kpi-sn.2020.3.203863 .
G. Virone, et al., “Combined-phase-shift waveguide polarizer,” IEEE Microwav and Wireless Components Letters, vol. 18, no. 8, pp. 509-511, 2008. https://doi.org/10.1109/LMWC.2008.2001005 .
S. I. Piltyay, A. V. Bulashenko, and I. V. Demchenko, “Waveguide iris polarizers for Ku-band satellite antenna feeds,” Journal of Nano- and Electronic Physics, no. 12(5), 05024-1-5, 2020. https://doi.org/10.21272/jnep.12(5).05024 .
S. I. Piltyay, O. Yu. Sushko, A. V. Bulashenko, and I. V. Demchenko “Compact Ku-band iris polarizers for satellite telecommunication systems,” Telecommunications and Radio Engineering, vol. 79, no. 19, pp. 1673-1690, 2020. https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v79.i19.10 .
S. Piltyay, et al., “Information resources economy in satellite systems based on new microwave polarizers with tunable posts,” Path of Science, vol. 6, no 11, pp. 5001-5010, 2020. https://doi.org/10.22178/pos.55-1 .
L. Polo-Lopez, J. L. Masa, J. L., and J. A. Ruiz-Cruz, “Design of a reconfigurable rectangular waveguide phase shifter with metallic posts,” in European Microwave Conference, Oct. 2017, Nuremberg, Germany. https://doi.org/10.23919/EuMIC.2017.8230730.
Г. С. Кушнір, та ін., «Компактний хвилевідний поляризатор із трьома протифазними штирями,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 5, c. 97-104, 2020. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2020-152-5-97-104 .
Є. І. Калініченко, та ін., «Регульований поляризатор на основі квадратного хвилеводу із діафрагмами та штирями,» Технічна інженерія, вип. 86, № 2, c. 108-116, 2020. https://doi.org/10.26642/ten-2020-2(86)-108-116.
B. Subbarao, and V. F. Fusco, “Compact coaxial-fed CP polarizer,” IEEE Antennas and Wireless Propagations Letters, vol. 3, pp. 145-147, 2004. https://doi.org/10.1109/LAWP.2004.831084 .
S-M. Hwang, et al., “Study on design parameters of waveguide polarizer for satellite communication,” IEEE Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation, Singapore, 2012. https://doi.org/10.1109/APCAP.2012.63332020.
F. F. Dubrovka, et al., “A novel wideband coaxial polarizer,” IEEE International Conference on Antenna Theory and Techniques, Odessa, 2013, pp. 473-474. https://doi.org/10.1109/ ICATT.2013.6650816 .
A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, and I. V. Demchenko, “Optimization of a polarizer based on a square waveguide with irises,” Science-Based Technologies, vol. 47, no. 3, pp. 287-297, 2020. https://doi.org/10.18372/2310-5461.47.14878 .
S. I. Piltyay, A. V. Bulashenko, and I. V. Demchenko, “Compact polarizers for satellite information systems,” in IEEE International Conference on Problems of Infocommunications. Science and Technology, Kharkiv, 2020, pp. 557-562. https://doi.org/10.1109/PICST51311.2020.9467889 .
S. I. Piltyay, et al., “Numerical performance of FEM and FDTD methods for the simulation of waveguide polarizers,” Visnik NTUU KPI Seriia Radiotekhnika, Radioaparatobuduvannia, vol. 84, pp. 11-21, 2021. https://doi.org/10.20535/RADAP.2021.84.11-21.
Е. И. Калиниченко, и др., «Высокоэффективный волноводный поляризатор для спутниковых информационных систем,» Вісник Черкаського державного технологічного університету. Технічні науки, Вип. 4. c. 14-26, 2020. https://doi.org/10.24025/2306-4412.4.2020.217129.
G. Virone, et al., “A novel design tool for waveguide polarizer,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique, vol. 53, no. 3, pp. 888-894, 2004. https://doi.org/10.1109/TMTT.2004.842491 .
A. A. Kirilenko, D. Yu. Kulik, and L. A. Rud, “Stepped approximation technique for designing coaxial waveguide polarizers,” in IX IEEE Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques, Odessa, 2013, pp. 470-472. https://doi.org/10.1109/ICATT.2013.6650815.
A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, and I. V. Demchenko, “Analytical technique for iris polarizers development,” in IEEE Int. Conf. on Prpblems of Infocommunications. Science and Technology, 8-10 Oct. 2020, Kharkiv, Ukraine, pp. 593-598. https://doi.org/10.1109/PICST51311.2020.9467981 .
S. I. Piltyay, A. V. Bulashenko, and I. V. Demchenko, “Analytical synthesis of waveguide iris polarizers,” Telecommunications and Radio Engineering, vol. 79, no. 18, pp. 1579-1597, 2020. https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v79.i18.10.
A. V. Bulashenko, and S. I. Piltyay, “Equivalent microwave circuit technique for waveguide iris polarizers development,” Visnik NTUU KPI Seriia – Radiotekhnika, Radioaparatobuduvannia, vol. 83, pp. 17-28, 2020. https://doi.org/10.20535/RADAP.2020.83.17-28 .
A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, and I. V. Demchenko, “Wave matrix technique for waveguide iris polarizers simulation. Theory,” Journal of Nano- and Electronic Physics, vol. 12, no. 6, p. 06026, 2020. https://doi.org/10.21272/jnep.12(6).06026.
D. Yu. Kulik, S. A. Steshenko, and A. A. Kirilenko, “Compact polarization plane rotator at a given angle in the square rectangular waveguide,” Telecom. and Radio Engineering, vol. 76, no. 1, pp. 855-864, 2017. https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v76.i10.20 .
A. A. Kirilenko, et al., “A tunable compact polarizer in a circular waveguide,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 67, no. 2, pp. 592-596, 2019. https://doi.org/10.1109/TMTT.2018.2881089 .
A. Bulashenko, S. Piltyay, Ye. Kalinichenko, and O. Bulashenko, “Mathematical modelling of iris-post sections for waveguide filters, phase shifters and polarisers,” in IEEE 2nd Int. Conf. on Advanced Trends in Information Theory, 25-27 November 2020, Kyiv, Ukraine, pp. 330-336. https://doi.org/10.1109/ATIT50783.2020.9349321.
S. Piltyay, A. Bulashenko, H. Kushnir, and O. Bulashenko, “New tunable iris-post square waveguide polarizers for satellite information systems,” in IEEE 2nd Int. Conf. on Advanced Trends in Information Theory, 25-27 November 2020, Kyiv, Ukraine, pp. 132-137. https://doi.org/10.1109/ATIT50783.2020.9349357.
S. Piltyay, A. Bulashenko, Ye. Herhil, and O. Bulashenko, “FDTD and FEM simulation of microwave waveguide polarizers,” in IEEE 2nd Int. Conf. on Advanced Trends in Information Theory, 25-27 November 2020, Kyiv, Ukraine, pp. 132-137. https://doi.org/10.1109/ATIT50783.2020.9349339.
L. A. Rud, and K. S. Shpachenko, “Polarizers on a segment of square waveguide with diagonally ridges and adjustment iris,” Radioelectronics and Communications Systems, vol. 55, no. 10, pp. 458-463, 2012. https://doi.org/10.3103/S0735272712100044.
F. Dubrovka, et al., “Prediction of eigenmodes cutoff frequencies of sectoral coaxial ridged waveguides,” in Int. Conf. on Modern Problem of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science, 2012, Lviv, Ukraine, pp. 191.
F. Dubrovka, et al., “Boundary problem solution for eigenmodes in coaxial quad-ridged waveguides,” Information and Telecommunication Science, vol. 5, no. 1, pp. 48-61, 2014. https://doi.org/10.20535/2411-2976.12014.48-61 .
S. I. Piltyay, “Numerically effective basis functions in integral equation technique for sectoral coaxial ridged waveguides,” in 14-th Int. Conf. on Math. Methods in Electromagnetic Theory, 28-30 Aug. 2012, Kyiv, Ukraine, pp. 492-495. https://doi.org/10.1109/MMET.2012.6331195 .
F. F. Dubrovka, et al., “Eigenmodes analysis of sectoral coaxial ridged waveguides by transverse field-matching technique. Part 1. Theory,” Visnyk NTUU KPI, Seriia – Radioteknika Radioaparatobuduvannia, vol. 54, pp. 13-23, 2013. https://doi.org/10.20535/RADAP.2013.54.13-23 .
F. F. Dubrovka, et al., “Eigenmodes of coaxial quad-ridged waveguides. Numerical results,” Radioelectronics and Comm. Systems, vol. 57, no 2, pp. 59-69, 2014. https://doi.org/10.3103/S0735272714020010 .
F. Dubrovka, et al., “Compact X-band stepped-thickness septum polarizer,” in IEEE Ukrainian Microwave Week. Kharkiv, 2020, pp. 135-138. https://doi.org/10.1109/UkrMW49653.2020.9252583 .
K. Al-Amoodi, et al., “A compact substrate integrated waveguide notched-septum polarizer for 5G mobile device,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 19, no. 12, pp. 2517-2521, 2020. https://doi.org/10.1109/LAWP.2020.303840.
O. B. Jacobs, J. W. Odendaal, and J. Joubert, “Elliptically shaped quad-ridged horn antennas as feed for reflector,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 10, pp. 756-759, 2011. https://doi.org/10.1109/LAWP.2011.2163050 .
C. Shu, et al., “A wideband dual-circular-polarization horn antenna for mmWave Wireless Communications,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 18, no. 9, pp. 1726-1730, 2019. https://doi.org/10.1109/LAWP.2019.2927933.
H.-Y. Yu, et al., “Wideband circularly polarized horn antenna exploiting open slotted end structure,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 19, no. 2, pp. 267-271, 2020. https://doi.org/10.1109/LAWP.2020.2964623 .
S.V. Yadav and A. Chittora, “Circularly polarized high-power antenna with higher-order mode excitation,” International Journal of Microwave and Wireless Technologies, vol. 1, pp. 1-5, 2021. https://doi.org/10.1017/S1759078721000611 .
W. L. Stutzman, Polarization in Electromagnetic Systems. Artech House, Norwood, 352 p, 2018.
C. A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design. John Willey and Sons, Hoboken, 2005.
P. J. Clarricoats, and A. D. Olver, Corrugate Horn Antennas. London, U.K.: Peter Peregrinus, 1984, 484 p.
W. Ren, et al., “Full-wave analysis of broad wall slot’s characteristics in rectangular waveguides,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 52, no. 9, pp. 2436-2444, 2004. https://doi.org/10.1109/TAP.2004.834109 .
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 82
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, так як це може привести до продуктивних обмінів, а також скорішого і ширшого цитування опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
