Исследование и разработка плоской антенны с двумя поляризациями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат технических наук Вахитов, Максим Григорьевич

• Вахитов, Максим Григорьевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вахитов, Максим Григорьевич

Список основных обозначений.

Список применяемых сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПЛОСКАЯ АНТЕННА С ДВОЙНОЙ КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ ДЛЯ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРИЕМА СПУТНИКОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ.

1.1. Принцип работы плоской антенны, составные элементы.

1.2. Волноводно-полосковое турникетное соединение.

1.3. Делитель мощности.

1.4. Резонаторная антенна.

1.5. Решение электродинамической задачи для резонаторной антенны.

ГЛАВА 2. РЕШЕНИЕ ВНЕШНЕЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ РЕЗОНАТОРНОЙ АНТЕННЫ.

2.1. Использование тензорных функций Грина для решения внешней задачи.

2.2. Напряжённость магнитного поля резонаторной антенны.

2.3. Вычисление напряжённости магнитного поля методом стационарной фазы.

2.4. Диаграмма направленности и КНД резонаторной антенны.

ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Исследование КНД резонаторной антенны в диапазоне частот.

3.1.1. Аппроксимация магнитных токов на излучающих отверстиях и точность вычисления диаграмм направленности.

3.1.2. Зависимость КНД резонаторной антенны от периода решетки излучающих отверстий.

3.1.3. Частотная характеристика коэффициента направленного действия при изменении толщины перфорированной стенки.

3.1.4. Зависимость КНД резонаторной антенны от высоты резонатора.

3.2. Зависимость КНД резонаторной антенны, возбуждаемой одной щелью, от размера резонатора.

3.3. Зависимость КНД резонаторной антенны, возбуждаемой двумя щелями, от размера резонатора.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Макеты антенн и экспериментальная установка резонаторной антенны.

4.2. Резонаторная антенна, возбуждаемая двумя отверстиями связи.

4.3. Исследование волноводно-полоскового турникетного соединения.

4.4. Описание волноводно-полоскового турникетного соединения.

4.5. Макет волноводно-полоскового турникетного соединения и экспериментальная установка.

4.5.1. Устройство макета соединения.

4.5.2. Анализ лабораторной установки и устройств, входящих в ее состав.

4.6. Волноводно-полосковое турникетное соединение как согласованный четырёхплечевой разветвитель мощности.

4.7. Влияние диаметра согласующей пластины на согласование волноводно-полоскового турникетного соединения.

4.8. Влияние размеров полоскового резонатора на согласование ВПТС со стороны круглого волновода.

4.9. Влияние сегментов на потери мощности в ВПТС.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка плоской антенны с двумя поляризациями»

В 70-х годах прошлого века стала возможным передача телевизионного сигнала с помощью искусственных спутников Земли, что повлекло за собой бурное развитие спутникового телевидения. С введением в 1977 г. Плана Радиовещательной спутниковой службы Всемирной конференцией радиосвязи Международного союза электросвязи ВАКР-77 [1] возникла необходимость в разработке массовых бытовых антенн для индивидуального приема телевизионных передач со спутников [2]. Первой в мире эксплуатационной системой, построенной в 1984 г. в соответствии с планом ВАКР-77, стала японская система BS-2 [3]. Островное положение Японии и гористый рельеф местности сделали использование спутниковых систем в этой стране особенно эффективным.

В 1989 г. в Западной Европе была завершена работа сразу над четырьмя системами с мощными спутниками в диапазоне 12 ГГц: TDF, TVSat, TeleX, Marco Polo. В англоязычной технической литературе за такими спутниками утвердился термин DBS (Direct Broadcasting Satellite - спутник непосредственного телевизионного вещания), русский эквивалент - НТВ [4].

С запуском первых российских спутников серии "Галс" появилась возможность непосредственного приема спутникового телевидения на европейской территории России. В 90-х годах США приступили к реализации программы непосредственного спутникового вещания на территории Северной Америки. О своих планах по запуску спутников DBS объявила Южная Корея [5, б].

Для приема передач со спутников необходимы антенны с высокой добротностью, определяемой отношением коэффициента усиления (КУ) антенны к шумовой температуре. Такому требованию отвечают обычные зеркальные антенны. Зеркальные антенны просты в изготовлении, также их отличает низкая себестоимость. Однако зеркальные антенны довольно громоздки, их рабочие характеристики ухудшаются при воздействии дождя, снега и ветра [7]. Из-за большого аэродинамического сопротивления зеркальной антенны, обуславливающего большие ветровые нагрузки, мачта или иное крепление для установки антенны должны быть достаточно жесткими, и, следовательно, довольно громоздкими и тяжелыми. Внешний вид зеркальной антенны плохо гармонирует с внешним видом жилых и общественных зданий. Эти и другие факторы обусловили необходимость разработки плоских антенн [8, 9].

Плоские антенны выгодно отличаются от зеркальных и других видов антенн [10]: они имеют меньший вес, меньшую парусность, менее подвержены влиянию метеоусловий. Их привлекательность существенно возрастает в тех странах, где существует запрет на установку зеркальных антенн на стенах зданий [11], но нет запрета на размещение плоских антенн. Поскольку плоские антенны позволяют вести прием сигналов со спутника через оконные стекла, то они могут устанавливаться непосредственно в квартирах.

Кроме приема спутникового телевидения, плоские антенны нашли свое применение в системах радиорелейной связи и сотового телевидения [12], в системах предупреждения столкновения автомобилей [13] и в системах связи с подвижными объектами [14, 15].

Антенны в форме плоской решетки элементов в принципе не являются новинкой. Передающие антенны коротковолнового диапазона в виде двухмерных антенных решеток из горизонтальных полуволновых вибраторов эксплуатируются с 30-х годов по настоящее время. В диапазоне сантиметровых волн главной проблемой в создании плоской антенной решетки является проблема распределительного устройства, обеспечивающего соединение элементов решетки. Решение проблемы было найдено при появлении микрополосковых антенн и развитии технологии плоских печатных плат. Начало применения микрополосковых устройств относится к 1950 г. Тогда же появились предложения по использованию микрополосковых излучателей.

Было реализовано несколько образцов печатных антенн. Однако их развитие началось лишь в 70-х годах, когда прогресс в разработке технологии диэлектрических подложек, на которых реализуются микрополоски, позволил создавать простые, сравнительно дешевые, совместимые с интегральными схемами антенны для размещения на ракетах. Теоретические исследования проблем, связанных с плоскими антеннами, относятся к восьмидесятым годам.

Известны, например, плоские антенны для непосредственного приёма спутникового телевидения, в которых делитель мощности построен на основе полосковых или микрополосковых линий передачи [16,17]. Однако, конвертор, входящий в систему для приёма сигналов со спутника и присоединяемый непосредственно к плоской антенне, имеет волноводный вход. С целью обеспечения согласования симметричной полосковой линии с волноводным входом конвертора используют четвертьволновый отрезок волновода, который встраивается в конструкцию антенны [18]. Введение в состав антенны четвертьволнового отрезка волновода усложняет конструкцию антенны, снижает эффективность использования раскрыва антенны и, как следствие, уменьшает коэффициент усиления антенны. Проблема перехода ст полосковой линии к волноводу усугубляется, когда антенна должна иметь круговую поляризацию поля излучения. В этом случае в волновод должно вводиться две или четыре полоски. В последнем случае получается устройство, аналогичное устройству симметричного крестообразного соединения двух прямоугольных волноводов и круглого волновода, и известное под названием "турникет" [19,20].

Устройство содержащее четыре симметричных полосковых линии, соединенных крестом в плоскости полосок, и круглый волновод, расположенный перпендикулярно плоскости креста будем называть волноводно-полосковым турникетным соединением (ВПТС) [Ошибка! Источник ссылки не найден.].

Известно, что турникетное соединение является несогласованным устройством. С целью согласования волноводного турникета с того или иного плеча прибегают к помощи шлейфов, трансформаторов.

Также в последние годы нашли широкое применение антенны и устройства СВЧ, использующие технику полосковых и микрополосковых линий передачи энергии. Многие практические применения требуют, чтобы в них одновременно были использованы устройства, построенные с применением волноводов, и устройства, построенные на основе полосковой техники.

В диссертационной работе ставится задача разработать такое волноводно-полосковое турникетное соединение, которое бы являлось составной частью плоской антенны для непосредственного приемы телевизионного и радио сигнала со спутника.

Обзор основных типов плоских антенных решеток.

С появлением персональной фиксированной и подвижной связи, модемных радиоканалов, систем беспроводной связи широкое распространение получили полосковые антенны и антенные решетки (АР), построенные на их основе. Требования к характеристикам полосковых антенн различны: коэффициент усиления, ширина главного лепестка, уровень боковых лепестков, поляризация излучения, полоса рабочих частот.

В последнее время появились новые классы антенн, такие как диэлектрические резонаторные антенны и антенны, построенные с применением новых материалов (метаматериалы). Введем классификацию основных типов полосковых антенн и антенных решеток относительно типа линии передачи и излучающего элемента антенны (табл.1). Будем опираться на классификацию [121].

Таблица 1

Классификация основных типов плоских антенн и антенных решеток

Антенные решетки Линия передачи Излучающий элемент Ссылки

1 Печатные несимметричная полосковая линия, микрополосковая линия участок полоски (гребенчатая линия) [711 участок полоски (изогнутая линия) [58,62] печатная пластинка [61,62, 107] печатная пластинка с воздушным зазором в экране (канал) [72, 73] щель [74] щель с накладкой(ами) [69, 108] щель и полосковый диполь [75] отверстие (широкая щель) [76, 40] микрополосковые площадки, емкостно-связанные с микрополосковой линией [64] круглое отверстие или круглая площадка (с вырезанными или врезанными прямоугольными сегментами) [78] печатный вибратор [109, 114] симметричная полосковая линия прямоугольная щель [57,113] круглое (квадратное) отверстие с вырезанными прямоугольными сегментами [79] прямоугольное отверстие с шестиугольной площадкой [80, 81, 82, 83] круглое (квадратное) отверстие с круглой (квадратной) площадкой [84, 85, 86, 87] симметричный петлевой вибратор [88] две полосковые линии, разделенные слоем с отверстиями связи квадратное отверстие [89] квадратное отверстие с квадратной площадкой [90, 91, 92] подвешенная полосковая линия конический рупор, возбуждаемый участком полоски [93] круглый (квадратный) волновод, возбуждаемый участком полоски [94, 95] круглое отверстие, возбуждаемое круглой площадкой [96] коаксиальный кабель микрополосковые площадки, емкостно-связанные с микрополосковой линией [60, 66, 68] отверстие или площадка (с вырезанными или врезанными сегментами) [63, 67, 70]

2 Волноводно-щелевые круглый волновод две взаимно перпендикулярные щели [97, 98, 991 крестообразная щель [100] прямоугольный волновод длинная щель [53, 54] крестообразная щель [101]

У-образная щель [51]

3 Резонаторные полосковая линия и апертурная связь отверстие [102, 103, 104, 1051 металлическая пластинка [106]

4 Диэлектрическ ие резонаторные волновод диэлектрический элемент [52] коаксиальная линия диэлектрический элемент [55] полосковая линия диэлектрический элемент [56, 65]

5 Антенны с метаматериалами (новые материалы) полосковая линия [59]

Микрополосковые антенные решетки конструктивно выполнены из экранирующего слоя в виде пластины из электропроводящего материала, слоя, содержащего систему питания, и диэлектрической прокладки между этими слоями. Печатный излучатель, являющийся частью микрополосковой линии [71, 58, 62], печатный излучатель в произвольной форме, но, как правило, в форме круга (квадрата) [61, 62, 107] или в форме квадрата с размещенным под ним и диэлектрической подложкой воздушным зазором в экранирующем слое [72,73] имеет гальванический контакт с полосками системы питания. Излучатель в виде щели [74] или отверстия [76, 40], в виде щели с накладкой [69, 108] или с полосковым диполем [75] расположен в экранирующем слое и электромагнитно связан с линией питания. С целью исключения вторичных дифракционных максимумов в диаграмме направленности (ДН) излучатели расположены друг от друга на расстоянии, равном 0.7 . 0.9 длины волны. Однако такие антенные решетки имеют большие потери, обусловленные:

1) непосредственным излучением проводников системы питания (в переднем или заднем направлении);

2) излучением вследствие дифракции волн на Т-образных разветвлениях, трансформаторах полных сопротивлений и на изгибах микрополосковой линии;

3) рассеянием поверхностной волны, распространяющейся вдоль границы диэлектрическая подложка - воздух, на неоднородностях слоя и на кромках антенны;

4) тепловыми потерями в диэлектрике подложки;

5) тепловыми потерями в полосках и экране.

Практика показала, что из-за потерь в системе питания нецелесообразно увеличивать количество элементов в решетке более 400.

В антеннах с круговой поляризацией при запитке излучающих площадок в двух точках возникли проблемы, связанные с непосредственным контактом проводников системы питания и печатных излучателей:

1) сложность изготовления;

2) большой коэффициент эллиптичности;

3) узкополосность излучателей.

В попытке устранить указанные проблемы были разработаны антенны на основе микрополосковых площадок, емкостно-связанных с микрополосковой линией питания, с излучателями в виде круглого отверстия или круглой площадки (с вырезанными или врезанными прямоугольными сегментами) [64, 78].

В работе [65] авторами предложена конструкция панельной антенны для диапазона частот 5,8 ГГц. В плоскости вектора Е ширина главного лепестка диаграммы направленности по уровню половинной мощности составляет 15 градусов, в плоскости вектора Н - 60°. Для получения более узкой ДН, авторы увеличили число рядов полосковых излучателей и добились коэффициента излучения до 24 дБ.

Однако достижение необходимой добротности в микрополосковых антеннах осталось неразрешенной проблемой.

Потери в системе питающих проводников устраняются в волноводно-щелевых антеннах с излучателями в виде крестообразной щели [100] или в виде пары двух перпендикулярных щелей [97, 98, 99], возбуждаемыми радиальным волноводом. Излучатели имеют различный размер и расположены по спирали, разворачивающейся из окрестности центра диска. Каждый излучатель имеет свой угол относительно фиксированного радиуса. В таких антеннах коэффициент полезного действия (КПД) достигает 76 %.

Волноводно-щелевые антенные решетки с линией питания на основе прямоугольных волноводов (антенны вытекающей волны) с излучателями в виде длинных [53, 54] или крестообразных [101] щелей так же, как и антенны, возбуждаемые радиальным волноводом, обладают значительно более низкими потерями, чем микрополосковые антенны.

Эти результаты подчеркивают, что потери в питающей линии плоской антенной решетки играют принципиальную роль. Однако массовое изготовление волноводно-щелевых антенн весьма проблематично. Поскольку печатная технология предпочтительна в отношении простоты изготовления и, следовательно, обуславливает более низкие цены, требовалось найти такие элементы антенной решетки и такую систему питания, которые бы имели более низкие потери, чем в микрополосковых антеннах.

Некоторое снижение потерь можно достичь, применяя полоски, расположенные во вспененном диэлектрике или в виде подвешенной полосковой линии.

Плоские антенные решетки на основе полосковой линии конструктивно состоят из системы питания, образованной полосками из электропроводящего материала, которая расположена между двумя экранами в виде электропроводящих пластин. Излучатели в виде прямоугольной щели [57], круглого (квадратного) отверстия с вырезанными прямоугольными сегментами [79], прямоугольного отверстия с шестиугольной площадкой [80,81,82,83], круглого (квадратного) отверстия с круглой (квадратной) площадкой [84, 85, 86, 87] или в виде симметричного петлевого вибратора [88] размещены в одном из экранов и электромагнитно связаны с линией питания. Экран с излучателями и система питания, система питания и другой экран разделены между собой прокладками. Прокладки в указанных антеннах выполнены из диэлектрического материала или в виде рамы из металла, синтетической смолы, дерева. В работе [113] предложена малогабаритная антенна, построенная на основе симметричной полосковой линии с прорезанной прямоугольной излучающей щелью, которая возбуждается штыревым зондом. Основным достоинством такой антенны - малые габаритные размеры. Она имеет также более широкую полосу рабочих частот по сравнению с прямоугольным полосковым излучателем. Электромагнитное поле в дальней зоне формируется щелью в экранной плоскости, поэтому ее ДН эквивалентна ДН щели в экране.

Для реализации круговой поляризации были разработаны антенные решетки с излучателями в виде квадратного отверстия [89] или квадратного отверстия с квадратной площадкой [90, 91, 92] с системой питания в виде двух полосковых линий, разделенных слоем с отверстиями связи.

В плоских антеннах на основе подвешенных полосковых линий слой, содержащий фидерную сеть антенны, образован полосками из электропроводящего материала и размещен на диэлектрической подложке. Оба слоя расположены между двумя металлическими пластинами, которые содержат воздушные зазоры и излучающие элементы в виде конического рупора [93], круглого [94] или квадратного [95] волновода, возбуждаемых штырем, или круглой щели, возбуждаемой круглой площадкой [96]. Штырь является участком полоски, введенным внутрь рупора или волновода.

Благодаря конструктивным особенностям полосковых линий передачи в антеннах исключены потери, обусловленные непосредственным излучением проводников системы питания, излучением вследствие дифракции волн на Т-образных разветвлениях, трансформаторах полных сопротивлений и изгибах полосковой линии питания, уменьшены потери в диэлектрике. Однако антенны с фидерной системой в виде полосковой линии так же, как и антенны с питанием микрополосковой линией, имеют большие тепловые потери в центральном проводнике и экранах линии вследствие большой протяженности полосок, большого количества двоичных делителей мощности, трансформаторов полных сопротивлений, изгибов линии.

В [104, 105] предложена плоская антенна, конструктивное исполнение которой обеспечивает получение высокого коэффициента направленного действия (КНД) в рабочей полосе частот при снижении потерь в системе питания антенны за счет уменьшения количества щелевых излучателей путем использования решетки резонаторов с частично прозрачной поверхностью. Система питания антенны, образованная полосками из электропроводящего материала, расположена между экраном и пластиной с отверстиями связи прямоугольной формы. Экран и система питания, система питания и пластина с отверстиями связи разделены между собой прокладками из вспененного полистирола или другого диэлектрического материала с малым значением тангенса угла диэлектрических потерь. Пластина с отверстиями связи, частично прозрачная пластина с излучающими отверстиями и расположенная между ними решетка с объемными ячейками образуют решетку из резонаторных антенн (РА). Высота объемных резонаторов близка к половине длины волны. Поперечные размеры отдельной РА составляют величину порядка нескольких длин волн (в данном варианте - четырех длин волн) в зависимости от заданного диапазона частот. Количество резонаторов выбирается из условия обеспечения заданного КУ антенны.

Антенные решетки на основе РА сочетают в себе положительные свойства как печатных, так и волноводно-щелевых антенных решеток. Поэтому в таблице 1 они представлены отдельно, как еще один тип плоских антенных решеток.

Антенны на основе объемных резонаторов предлагались и ранее. В [110] в качестве варианта, улучшающего направленные свойства антенны (или излучающей апертуры), предложено использовать частично прозрачный экран, помещаемый перед антенной, позади которой для защиты от заднего излучения помещен отражающий экран. В работе исследовано влияние частично прозрачных экранов различного типа, помещаемых перед антенной, выполненной в виде волноводной апертуры в плоском проводящем экране. Дана оценка резонансного расстояния от антенны до экрана в приближении для плоской волны и приведены (ДН) при различном коэффициенте отражения от экрана. Показано, что УБИ можно существенно снизить, если частично или полностью закрыть систему из двух экранов металлическими перегородками так, чтобы плоскости этих перегородок были перпендикулярны плоскостям экранов, создав тем самым полость, возбуждаемую антенной изнутри и связанную с внешним пространством через частично прозрачный экран. Полученная система названа отражательно-полостной антенной. Представлены различные образцы отражательно-полостных антенн с коэффициентом использования поверхности (КИП), большим 0,5 для волны длиной 32 мм и приведена ДН для образца круглой формы.

Таким образом, в [110] сформулирована идея РА, прообразом которой является отражательно-полостная система. Однако в статье исследуется лишь влияние коэффициента отражения частично прозрачного экрана на ДН и отсутствует анализ свойств антенн при изменении геометрии экрана и в диапазоне частот.

В работе [116] предлагается резонаторная антенна с частично прозрачной стенкой. В работе описана и приведена численная модель одиночного резонатора с двумя круговыми поляризациями. Коэффициент усиления составляет 20,7 дБ. Также рассмотрена возможность построения на основе нескольких резонаторов построения плоской антенной решетки для непосредственного приема сигнала со спутника с коэффициентом усиления до 31 дБ.

Экспериментальные исследования РА требуют значительных материальных затрат, поэтому актуальным стало создание численных моделей таких антенн [111]. Модельные исследования в полной мере стали возможны лишь с появлением эффективных численных методов [112] и современных высокоскоростных вычислительных машин. В работе [115] на основе метода тензорных функций Грина разработана универсальная методика исследования электрических характеристик плоских, цилиндрических, сферических структур.

Новый класс антенн, который необходимо отметить, это класс диэлектрических резонаторных антенн (Dielectric Resonator Antenna). Принцип работы такого класса антенн заключается в том, что используются диэлектрические материалы с высокой относительной диэлектрической проницаемостью и свойством этих материалов излучать энергию на резонансной частоте. Такой диэлектрик служит объемным резонатором, который по своим параметрам выгодно отличается от ранее известных резонаторов, поэтому такие антенны получили название диэлектрические резонаторные антенны.

В работе [52] применен цилиндрический диэлектрический резонатор (£r = 48, D = 24,15 мм, Н =6,81 мм), который возбуждается полоской, расположенной в щели прямоугольного волновода. Ширина полосы согласования составила 18% (2,325-2,78 ГГц) по уровню КСВ<2. Коэффициент усиления в полосе согласования от 5,5 до 9 дБ.

В работе [55] предлагается новая резонаторная антенна для использования в мобильных телефонах. В качестве резонатора рассматривается несоосное диэлектрическое кольцо (ег = 77), которое возбуждается с помощью коаксиальной линии. Применяя такой диэлектрический резонатор, авторы добились ширины диапазона 1,73-2,03 ГГц (ширина полосы согласования 15,9%). Изменяя радиусы (внутренний и внешний) диэлектрического кольца можно добиться резонансного эффекта на заданной частоте.

В работе [56] предлагается диэлектрический резонатор в форме параллелепипеда, возбуждаемый полосковой линией. При этом, изменяя размеры диэлектрического резонатора и его место расположение над полоской можно получить полосу согласования на различных частотах. На резонансной частоте 1,63 ГГц полоса согласования составила 6,13% (1,57 - 1,67 ГГц). При этом коэффициент усиления был больше 6 дБ.

В работе [65] предлагается диэлектрический резонатор в форме параллелепипеда помещать в раскрыв металлического рупора, при этом коэффициент усиления составляет 8,5 дБ на частоте 6,0 ГТц, а без рупора КУ составляет 3,6 дБ. Ширина полосы согласования составила лишь 3,2%.

Одним из основных требований к современным антеннам, которые применяются для мобильной индивидуальной связи, является компактность (миниатюрность) при малых мощностях излучения. Новейшим этапом разработки таких антенн стало применение принципиально новых материалов, которые позволяют сделать антенну чрезвычайно малого размера и сделать ее более функциональной, нежели прежде, благодаря уникальным электромагнитным свойствам этих материалов. Новые материалы - получили название метаматериалы, представлены в [59] двумя классами:

• фотонные кристаллы (photonic crystals, MPCs);

• degenerate band edge (DBE) crystals.

Особенностью такого класса антенн является использование материалов с анизотропной структурой, что приводит созданию материалов с нужными электрическими параметрами. Уже сейчас появились метаматериалы с диэлектрической проницаемостью меньше единицы (er < 1).

Одно из первых упоминаний о турникетном устройстве встречается в работе Монтгомери, Дика и Парсела «Принципы микроволновых схем» и датируется 1948 годом [34]. В этой работе впервые было описано турникетное соединение как шестиплечее устройство, показаны условия для его согласования.

В работах [19,41] указывается на возможность согласования турникетного соединения с помощью трехэлементного шлейфа, представляющего собой три соосных цилиндра (плунжера - по Харвею) разной длины и разного диаметра, введенного в область соединения волноводов.

Альтман показал строение поля внутри турникетного соединения и тип волн, которые могут распространятся в нем.

В работе Харвея [42] описан способ изменения поляризации с круговой на линейную путем помещения короткозамыкателей в различных плечах турникета.

В работе [20] Бровко A.B. предложил расчет симметричного турникетного соединения волноводов методом конечных элементов.

Титов В.Н. [43] получил авторское свидетельство на ортоплексер, содержащий отрезок волновода с торцевой стенкой, возбуждаемый двумя ортогональными низшими типами волн, к которому подключены два ортогональных отрезка линии передачи, расположенные перпендикулярно его оси. Каждый из ортогональных отрезков линии передачи выполнен в виде полосковой линии, размещенной с наружной стороны торцевой стенки, и подключен к отрезку волновода через дополнительно выполненную в торцевой стенке щель.

Кенжи Хатазава и др. [44] предложили согласовывать полосковые линии, расположенные ортогонально друг к другу, и волновод с помощью четвертьволновых отрезков волноводов и отражающего ребра.

Для возбуждения в круглом волноводе двух взаимно перпендикулярных волн с линейной поляризацией Акира Киношита и др. [45] предложили использовать две взаимно перпендикулярные полосковые линии.

Для улучшения согласования и расширения полосы согласования Д. Позар [46] предложил использовать согласующую металлическую пластину, помещенную перпендикулярно волноводу на некотором расстоянии от полосковой линии.

Для обеспечения развязки между выходными линиями передачи при равенстве первой и второй рабочих частот было предложено Орловым и Филипповым [47] резонансное устройство, содержащее две входные линии передачи, имеющие электромагнитную связь с полосковым резонатором, выполненным в форме прямоугольника, одна сторона которого равна половине длины волны на первой рабочей частоте, а соседняя сторона равна половине длины волны на второй рабочей частоте. При этом выходные линии передачи связаны с серединами соседних сторон полоскового резонатора. В другой работе для планарного развязанного пересечения полосковых линий передачи Орлов [48] предложил устройство, содержащее два металлических экрана, между которыми симметрично размещена подложка, на одной и другой сторонах которой расположены две основные и дополнительные входные полосковые линии передачи и соответствующие им соосно расположенные основные и дополнительные выходные полосковые линии, а также основной и дополнительный полосковые резонаторы. Технический результат планарного развязанного пересечения полосковых линий передачи заключается в выполнении пересечения на высокодобротных полосковых линиях передачи на одной частоте, на двух разнесенных частотах с уменьшенным уровнем прямых потерь, увеличенным уровнем развязки, расширенной полосой рабочих частот, уменьшенным уровнем излучения поверхностной волны, делением мощности входного сигнала на три равных выходных сигнала.

Снелл [49] предложил использовать прямоугольный резонатор как фильтр для планарных ортогональных линий передач.

Расчет оптимальных четвертьволновых трансформаторов предложен Янгом [50].

Микрополосковая линия передачи впервые появилась в 1952 году [21] и широко исследована в литературе [23]. В основе описаний лежит аппроксимация ТЕМ-колебаниями, приемлемая для большинства практических случаев. Уилер [24], используя метод конформных преобразований, получил приближенные формулы для длины волны в микрополоске и полного сопротивления линии. Позднее эти выражения были усовершенствованы Хаммерштадом [25] и Оуендом [26].

Излучение от неоднородностей в микрополоске впервые было изучено Левиным [27]. Анализ основывался на исследовании токов, текущих по проводникам. По этому методу проводился анализ резонаторов, работающих на основной моде [28, 29] и модах более высоких порядков [30]. Джеймс и Уилсон [31,32] показали, что анализ, основанный на полях в апертуре, образованной открытым концом микрополоски, дает хорошее согласование с измерениями.

Применяя метод согласования мод, Джеймс и Ладбрук [33] показали, что примерно 1/50 часть мощности, падающей на открытый конец микрополоски, уходит на возбуждение поверхностной волны, которая становится значительной в микрополосковой антенной решетке с низким уровнем боковых лепестков.

Катехи и др. [34] получили общее решение для класса антенн, возбуждаемых с помощью микрополосковой линии, и установили точное совпадение с результатами эксперимента. Для расчета распределения тока вдоль линии передачи использован метод моментов. При оценке импеданса микрополоскового диполя использована теория линии передачи.

Для анализа широкой излучающей щели, возбуждаемой микрополосковой линией, Каризи и др. [40] применили метод моментов с использованием функции Грина в представлении Зоммерфельда. Такой подход предполагает, что экран и диэлектрическая подложка имеют бесконечную протяженность. При этом были учтены обе составляющие электрического поля в щели, а каких либо предварительных предположений относительно распределения электрического тока на полоске не делалось.

Саркар и Арвас [36] провели анализ различных конструкций микрополосковых антенн с применением моделей конечных размеров. Исследование выполнено путем решения интегральных уравнений, полученных при записи граничных условий на неоднородностях. Для вычисления электромагнитных полей применен метод функций Грина.

Бхаттахария и др. [37] исследовали антенну в виде щели, наклоненной как относительно возбуждающей ее микрополосковой линии, так и относительно накладки в виде металлической пластины с излучающим отверстием прямоугольной формы. Влияние размера и наклона щели на поведение входного импеданса антенны в диапазоне частот исследовано путем построения эквивалентной электрической схемы.

В основе теории симметричной полосковой линии лежат свойства ТЕМ-колебаний. Бейтс [38] нашел точное решение для полного сопротивления линии и длины волны в ней. Кон [39] получил для линий с полным сопротивлением менее 120 Ом простые приближенные решения, которые отличаются не более чем на 1% от точного решения.

Актуальность темы.

Диссертационная работа посвящена рассмотрению двух проблем в построении плоской антенны с двумя круговыми поляризациями для непосредственного приема спутникового телевидения: 1. Анализу свойств РА с частично прозрачной стенкой.

Долгие годы в нашей стране телевидение развивалось по одной схеме -несколько центральных государственных каналов распределялись по регионам при помощи системы радиорелейных линий, и только в самые отдаленные регионы - через телекоммуникационные спутники типа "Горизонт", для приема сигнала с которых требовались сложные приемные системы с большими параболическими антеннами. Сейчас технологии спутникового и кабельного телевидения стремительно внедряются в индустрию телевещания. Соответственно, кардинально меняется весь телевизионный бизнес.

Под термином "спутниковое телевидение" скрываются два весьма различных по своей идеологии подхода. Первый подразумевает непосредственный прием спутникового сигнала на индивидуальную приемную установку с антенной малого размера (обычно менее одного метра). Для обеспечения такого приема необходимо использовать спутник с относительно высокой мощностью передатчиков. Называется такой тип вещания НТВ (непосредственное телевизионное вещание). Соответствующий английский термин - ЭТН (сНгесМо-Ьоте). Именно такой тип вещания и подразумевается под спутниковым вещанием в "западном" его понимании.

Второй подход - это трансляция телевизионного сигнала для местных телевизионных станций или кабельных сетей через спутник. При этом могут использоваться спутники с худшими, чем это необходимо для НТВ, параметрами.

Но в последние 10 лет активно развиваются мобильные технологии. В связи с этим остро встал вопрос об антеннах, которые бы отвечали таким требованиям как малые массо-габаритные параметры, необходимый коэффициент усиления, наличие, как правило, круговой поляризации, помехоустойчивых "умных" антенн. Таким требованиям хорошо отвечают печатные, полосковые или резонаторные антенны, которые могут быть очень тонкими с отсутствующими выступающими элементами, что позволяет их применять в современных средствах связи. Миниатюризация антенн ограничивается электродинамическими свойствами излучающих устройств, поскольку свойства направленности антенны зависят от размеров ее апертуры в длинах волн.

Экспериментальная отработка РА трудоемка, требует большого количества времени и серьезных материальных затрат. Приближенные методы расчета РА с высокой добротностью, а, следовательно, и малой шириной полосы рабочих частот (1% и менее), оказываются непригодными для разработки РА с полосой рабочих частот 5 - 7% и более из-за больших погрешностей. Эти факторы сделали актуальным создание численных моделей таких антенн. Модельные исследования стали возможны лишь с появлением эффективных численных методов и определенным уровнем развития вычислительной техники.

Количество публикаций, посвященных расчетам РА, невелико, а что касается РА со сравнительно широкой полосой рабочих частот, то здесь имеются лишь единичные публикации. Это связано с тем, что строгий учет влияния излучения антенны на структуру поля в резонансной полости в сочетании с учетом влияния конструктивных элементов устройства возбуждения приводят к целому кругу аналитических и вычислительных проблем. Диссертационная работа предпринята с целью восполнения пробелов в существующих методах анализа РА с конечной добротностью резонатора, обусловленной его радиационными потерями на передачу энергии в окружающее пространство и устройство возбуждения. 2. Разработке волноводно-полоскового турникетного соединения.

В последние годы нашли широкое применение антенны и устройства СВЧ, использующие технику полосковых и микрополосковых линий передачи энергии. Многие практические применения требуют, чтобы в них одновременно были использованы устройства, построенные с применением волноводов, и устройства, построенные на основе полосковой техники. Известны, например, плоские антенны для непосредственного приёма спутникового телевидения, в которых делитель мощности построен на основе полосковых или микрополосковых линий передачи. Конвертор же, присоединяемый к плоской антенне, имеет волноводный вход. При этом с целью обеспечения согласования фидера с антенной в конструкцию антенны включается отрезок волновода того же диаметра, что и диаметр волновода конвертора, и длиною в четверть длины волны. При соединении конвертора с антенной встроенный в антенну отрезок волновода является продолжением волновода конвертора. Полосковая линия вводится в волновод через отверстие в его боковой стенке в месте стыка волновода конвертора и четвертьволнового отрезка волновода, встроенного в антенну. Полосковая линия вводится в волновод перпендикулярно к оси волновода. Введение в антенну четвертьволнового отрезка волновода усложняет конструкцию антенны, снижает эффективность использования поверхности антенны и как следствие уменьшает коэффициент усиления антенны. Проблема соединения по носковой линии с волноводом усугубляется, когда антенна должна иметь круговую поляризацию поля излучения. В этом случае волновод должен быть круглым и в него должно вводиться два или четыре полоска. Целью диссертации является создание простого в изготовлении и удобного в применениях волноводно-полоскового турникетного соединения, для обеспечения непосредственного соединения известных конверторов с плоскими антеннами, применяемыми в системах для приёма сигналов со спутников.

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования в предлагаемой работе является оригинальная РА, представляющая собой резонатор, возбуждаемый полосковой линией через отверстия связи. РА имеет так называемую "короткую" конструкцию (расстояние между двумя широкими стенками объемного резонатора близко к половине длины волны), которая позволяет достичь заметного уменьшения размеров антенны при заданном КУ.

Также объектом исследования в настоящей работе является волноводно-полосковое турникетное соединение в составе плоской антенны для непосредственного приема сигнала со спутника представляющее собой турникетное соединение круглого волновода и четырех полосковых линий передачи.

Предметом исследования в настоящей работе являются электродинамические характеристики предложенных устройств, такие как входной импеданс и диаграмма направленности и влияние конструктивных (согласующих) элементов ВПТС на работу антенны в целом.

Целью диссертационной работы является:

1) разработка вычислительных моделей конструкций волноводно-полоскового турникетного соединения и РА, способных с допустимыми отклонениями предсказывать электродинамические параметры рабочих образцов исследуемой антенны;

2) выявление основных закономерностей поведения характеристик направленности РА в диапазоне частот с использованием ее вычислительной модели;

3) разработка методики расчета РА, позволяющей создавать образцы антенн без применения эмпирических методов исследований;

4) разработка и анализ макета модели предложенного волноводно-полоскового турникетного соединения, обеспечивающей достаточную точность прогнозирования электродинамических параметров рабочих образцов ВПТС и антенны;

5) экспериментальные исследования согласования ВПТС с образцом плоской антенны.

Для достижения поставленной цели в работе предполагается:

1) на основе полученного распределения токов в раскрыве РА рассчитать ДН поля РА и отдельного излучающего отверстия, а также КНД образцов РА с запиткой двумя отверстиями связи;

2) исследовать зависимость характеристик излучения от геометрических размеров и количества излучающих элементов РА в диапазоне частот; провести численную оптимизацию размеров образца антенны по КНД; разработать методику расчета РА;

3) привести примеры экспериментальных образцов РА, использованных при конструировании плоской антенны для непосредственного приема спутникового телевидения;

4) разработать физическую модель конструкции предложенного устройства ВПТС с учетом упрощений;

5) на основе полученных распределений магнитных и электрических токов на апертурах связи и отверстиях вычислить КСВ и диаграмму направленности антенны;

6) исследовать поведение согласования ВПТС в диапазоне частот с помощью проведения экспериментов с макетом предлагаемой антенны; сопоставить полученные результаты с результатами численного моделирования.

Научная новизна. К новым можно отнести следующие результаты работы:

1. Теоретически и экспериментально проведены численные исследования влияния параметров резонатора, таких как шаг решетки, толщина решетки, высота резонатора на КНД резонаторной антенны. Выявлены закономерности в поведении графика КНД при изменении размеров резонатора.

2. Проведены исследования по влиянию количества и местоположения возбуждающих щелей антенны на ее характеристики. Получена зависимость влияния расположения щели под излучающим отверстием. Сделано заключение, что резонатор квадратной формы, размером 8 на 8 отверстий, возбуждаемый двумя щелями, расположенные симметрично на расстоянии ХА размера широкой стенки от центра резонатора, выгодно отличается по своим характеристикам (КНД, ширина полосы пропускания) от прямоугольных резонаторов. В процессе исследований была получена ярко выраженная зависимость о влиянии взаимного расположения возбуждающих щелей и отверстий решетки на ДН резонаторной антенны. Установлено, что щель должна находиться между излучаемыми отверстиями.

3. Разработана методика, позволяющая вычислять геометрические параметры РА по заданным характеристикам направленности и диапазону рабочих частот.

4. Предложен макет компактного и технологичного волноводно-полоскового турникетного соединения (ВПТС), содержащего четыре симметричных полосковых линии, соединенных крестом в плоскости полосок, и круглый волновод, расположенный перпендикулярно плоскости креста.

Выявлены закономерности влияния конструктивных элементов соединения на характеристики устройства:

• установка сегментов предотвращают "просачивание" мощности в область между экранами вне полосковых линий;

• установка согласующих пластин позволяет добиться хорошего согласования в полосе частот.

5. ВПТС позволяет обеспечить непосредственное соединение выпускаемых промышленностью конверторов с плоскими антеннами, применяемыми в системах для приёма телевизионных сигналов со спутников.

6. Научная новизна волноводно-полоскового турникетного соединения подтверждена патентом РФ на изобретение № 2234170 от 10 августа 2004.

Теоретическую значимость и прикладную ценность представляют следующие результаты работы:

1. Предложена новая плоская антенна, обладающая хорошей полосой рабочих частот и, одновременно, преимуществом в отношении массогабаритных характеристик и парусности по сравнению с известными параболическими антеннами.

2. Разработаны вычислительная модель, алгоритмы и программы расчёта на ЭВМ характеристик предложенной антенны.

3. Установлены зависимости ДН и ширины полосы пропускания антенны от её геометрических размеров.

4. Разработано новое волноводно-полосковое турникетное соединение, позволяющее обеспечить непосредственное соединение выпускаемых промышленностью конверторов с плоскими антеннами, применяемыми в системах для приёма телевизионных сигналов со спутников.

5. Выявлены закономерности влияния конструктивных элементов соединения на характеристики устройства.

Реализация результатов работы:

1. Изготовлены и испытаны образец одиночного объемного резонатора и образец плоской резонаторной антенны, также макет волноводно-полоскового турникетного соединения.

2. Образец резонатора работает в диапазоне 12,2-12,8 ГГц с двумя круговыми поляризациями с коэффициентом усиления в 21 дБ.

3. В составе плоской резонаторной антенны использован макет волноводно-полоскового турникетного соединения для запитки 16 объемных резонаторов. Антенна работает в диапазоне 12,2 - 12,8 ГГц с двумя круговыми поляризациями с коэффициентом усиления в 31 дБ. Испытания антенны проведены в «НИИ по измерительной технике» г. Челябинск.

4. Модель, алгоритмы и программы расчета РА используются в учебном процессе в Южно-Уральском государственном университете в курсах "Электродинамика и распространение радиоволн", "Техническая электродинамика", "Информатика и вычислительная техника", "Антенны и устройства СВЧ".

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы были доложены на:

1. ежегодных научно-технических конференциях Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, 2000 - 2006 гг.).

2. 28ой Генеральной Ассамблее Международного союза ученых в области радио (Ш81) (Индия, Нью-Дели, 23-29 октября 2005).

Выступления получили одобрение в научных кругах и в эксплуатирующих организациях, а результаты обсуждения использованы в дальнейшей работе. По результатам работы опубликован патент, пять докладов, четыре статьи.

На защиту выносятся:

1. Разработанные вычислительные модели конструкций волноводно-полоскового турникетного соединения и РА;

2. Выявленные закономерности поведения ДН, КНД и поляризационных характеристик РА в диапазоне частот при различных геометрических параметрах резонатора и перфорированной стенки.

3. Конструкция нового волноводно-полоскового турникетного соединения.

4. Методика расчета размеров РА по заданным параметрам - рабочему диапазону частот и КНД, позволяющая создавать образцы антенн, характеристики направленности которых близки к оптимальным.

Заключение диссертации по теме «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», Вахитов, Максим Григорьевич

Основные результаты диссертации заключаются в следующем.

1. Установлено, что существует значительная потребность в компактных индивидуальных антенных устройствах для непосредственного приема телевизионного сигнала со спутников и в осуществлении беспроводной связи, как со стационарными, так и с подвижными объектами. Ограничение на использование параболических антенн для приема спутникового телевидения открывает широкие возможности для применения плоских антенн, которые выгодно отличаются от зеркальных и других антенн в отношении эстетической привлекательности, веса, парусности, эксплуатационных характеристик. Предложена классификация плоских антенн.

2. Установлено, что существует потребность в разработке нового типа соединения для согласования симметричной полосковой линии, применяемой в плоских антеннах с круговой поляризацией, и волноводным входом конвертора.

3. Разработана численная модель предложенной антенны. Система интегральных уравнений сведена к системе линейных уравнений. Результатом решения матричного уравнения являются значения комплексных амплитуд гармоник искомых распределений токов. Результирующие токи получены подстановкой этого решения в исходные разложения. Порядок системы равен суммарному количеству гармоник токов на конструктивных элементах и апертурах. Коэффициентами системы линейных уравнений являются коэффициенты взаимодействий токов внутри областей. Они вычислены с применением метода тензорных функций Грина и представлены дискретным спектром стоячих и бегущих волн в замкнутых областях и непрерывным спектром бегущих волн во внешнем пространстве. Для вычисления напряженности магнитного поля интегралов от функций двух переменных использован метод стационарных фаз (метод перевала). Разработано программное обеспечение для расчёта электродинамических характеристик антенны.

4. Теоретически и экспериментально проведены численные исследования влияния параметров резонатора, таких как шаг решетки, толщина решетки, высота резонатора на КНД резонаторной антенны. Выявлены закономерности в поведении графика КНД при изменении размеров резонатора.

5. Проведены исследования по влиянию количества и местоположения возбуждающих щелей антенны на ее характеристики. Получена зависимость влияния расположения щели под излучающим отверстием. Сделано заключение, что резонатор квадратной формы, размером 8 на 8 отверстий, возбуждаемый двумя щелями, расположенные симметрично на расстоянии Ул размера широкой стенки от центра резонатора, выгодно отличается по своим характеристикам (КНД, ширина полосы пропускания) от прямоугольных резонаторов. Получены оценки влияния взаимного расположения возбуждающих щелей и отверстий решетки на ДН резонаторной антенны. Установлено оптимальное расположение щели относительно излучающих отверстий.

6. Разработан плоскостной делитель мощности, который обеспечивает возбуждение резонаторной антенны с двумя круговыми поляризациями. ДМ позволяет синфазно возбуждать 32 щели в каждой поляризации.

7. В результате исследований ДМ установлено, что электромагнитная волна, распространяющаяся в линии передачи с плавным поворотом, опережает по фазе электромагнитную волну, распространяющуюся в прямолинейной линии.

8. Разработан макет компактного и технологичного волноводно-полоскового турникетного соединения, содержащего четыре симметричных полосковых линии, соединенных крестом в плоскости полосок, и круглый волновод, расположенный перпендикулярно плоскости креста. Выявлены закономерности влияния конструктивных элементов соединения на характеристики устройства:

• установка сегментов предотвращают "просачивание" мощности в область между экранами вне полосковых линий;

• установка согласующих пластин позволяет добиться хорошего согласования в полосе частот.

9. ВПТС позволяет обеспечить непосредственное соединение выпускаемых промышленностью конверторов с плоскими антеннами, применяемыми в системах для приёма телевизионных сигналов со спутников.

10. Научная новизна волноводно-полоскового турникетного соединения подтверждена патентом РФ на изобретение № 2234170 от 10 августа 2004.

11. Разработана методика параметрического синтеза антенны для оптимизации размеров образца антенны по КНД в условиях их зависимости от многих параметров, исключающих возможность непосредственного расчета конструкции РА.

12. Решение задачи, программа расчета РА и найденные закономерности использованы при разработке плоской антенны для непосредственного приема спутникового телевидения и беспроводной связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вахитов, Максим Григорьевич, 2007 год

1. Регламент радиосвязи. Международный союз электросвязи, Генеральный Секретариат. -1990. -ISBN 92-61-04144-2.

2. Tippe W. Tagung über Fläche Gruppenantennen für den DBS-EmpfangMögliche Lösungen und Zukünftige Perspektiven //Rundfunktechnische Mitteihengen. -1985. -Jahrg.29. -№ 6. -S.304-307. -На нем. яз.

3. Ontake T. Japanese Broadcast Satellite //Microwave Journal. -September 1977. -Vol.20. -№ 9. -P.53-56.

4. Злотникова E.A., Кантор Л.Я., Локшин Б.А. Прием телевидения со спутников //Вестник связи. -М.: Радио и связь, 1990. -№ 6.

5. Hwangbo H. The Korea Domestic Communications and Broadcasting Satellite System //AIAA-92-1875-CP. -P.550-554.

6. Choi J., Jang K. A Study of Antenna Systems for the Koreasat //AIAA-92-1876-CP. -P.556-561.

7. Itoh K., Ogawa Y., Ohmiya M., Sasaki M. Adaptability experiments of satellite broadcasting antenna systems in snowy district //Proceedings Int. Symp. Antennas Propagat., Kyoto, Japan. -1985. -P.201-204.

8. Forrest J.R. Satellite Television: the Challenges of a Microwave Mass-Market //Proceedings 19th European Microwave Conference, London, 4-7 September 1989. -P.29-38.

9. Waiting for the next big thing //Cable and Satellite Europe. -1993. -№ 112.-P. 120-122.

10. Flachantennen werden handlich //Funkschau. -1991. -№24. -S.37-38. -Ha нем. яз.

11. Beal J.J. A satellite view from Paris //Cable Satellite Communications International. -October 1994. -Vol.3. -№ 1. -P.46.

12. Sakakibara К., Hirokawa J., Ando M., Goto N. Single-Layer Slotted Waveguide Arrays for Millimeter Wave Applications //IEICE Trans. Commun. -December 1996. -Vol.E-79-B. -№ 12. -P. 1765-1772.

13. Ando M., Hirokawa J. High-gain and high-efficiency single-layer slotted waveguide arrays in 60 GGz band //10thICAP. -April 1997.

14. Tippe W. Fläche Gruppenantennen, eine Alternative zur Parabolantenne für den Stationären und Mobilen DBS-Empfang? //Rundfunktechnische Mitteihengen. -1988. -Jahrg.32. -№ 2. -S.83-92. -На нем. яз.

15. Hirokawa J., Ando M., Goto N., Takahashi M., Ojima Т., Uematsu M. A single-layer slotted leaky waveguide array antenna for mobile reception of direct broadcast from satellite //IEEE Trans. Vehicular Tech. -November 1996. -Vol.44. -№ 4. -P.749-755.

16. Войтович Н.И., Панченко Б.А., Репин H.H., Соколов A.H. Плоские антенны для непосредственного приема спутникового телевидения //2-я Международная конференция "Спутниковая связь". Доклады. Москва, 2327 сентября 1996г. -T.II. -T.IV. -С. 156-163.

17. Vojtovich N.I., Panchenko В.А., Sokolov A.N. Planar antenna for satellite TV reception //1998 International Symposium on electromagnetic Theory. Proceedings. Thessaloniki, Greece, 25-28 May 1998. -Vol.1. -P.244-246.

18. H.Nakano, M.Sugama and J.Yamauchi. Cavity-backed circular aperture antenna constructed using a triplate transmission line. IEE Proc.-Microw. Antennas Propag., Vol. 146. No. 6. December 1999.

19. Альтман Дж., Устройства СВЧ.М.: Мир, 1968. 487с.

20. Бровко A.B. Расчет и оптимизация симметричного турникетного соединения волноводов методом конечных элементов //Вопросы прикладной физики. 1997. -Выпуск №3. -С.46-50.

21. Войтович Н.И., Вахитов М.Г., Расин A.M., Репин H.H. Волноводно-полосковое турникетное соединение. Россия.- МПК'. Н01Р5/107. №2002134837/20; заявлено 2002.12.23, опубл. 2004.08.10. Приоритет2312.2002 (Россия).

22. Greid D.D., Englemann H.F. Microstrip a new transmission technique for the kilomegacycle range //Proceedings IRE. -December 1952. -Vol.40. -P. 16441650.

23. Gunson M.A.R. Microwave Transmission Line Impedance Data //Van Nostrang Reinhold. -London, 1972. -P.58-60.

24. Wheeler H.A. Transmission line properties of parallel strips separated by a dielectric sheet //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. -March 1965. -Vol.MTT-13. -P. 172-185.

25. Hammerstad E.O. Equations for microstrip circuit design //Proceedings 5th European Microwave Conference, Hamburg, 1975. -P.268-272.

26. Owens R.P. Accurate analytical determination of quasi-static microstrip line parameters //The Radio and Electronic Engineer. -July 1976. -№ 7. -P.360-364.

27. Lewin L. Radiation from discontinuities in stripline. IEE Monograph № 358E. -February 1960 //IEE Proceedings. -September 1960. -Vol.l07C. -P. 163-170.

28. Easter В., Roberts J. Radiation from half-wavelength open circuit microstrip resonators //Electronics Letters. -7th August 1970. -Vol.6. -P.573-574.

29. Watkins J. Radiation loss from open circuited dielectric resonators //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. -October 1973. -Vol.MTT-21. -P.636-639.

30. Watkins J., Mirghani H. Radiation loss from open circuit rectangular dielectric resonators operating in double integer mode //Int. J. Electronics. -1974. -Vol.37. -№ 5. -P.689-703.

31. James J.R., Wilson G.J. Radiation characteristics of stripline antennas //Proceedings 4th European Microwave Conference, Montreux, September 1974. -P.484-488.

32. James J.R., Wilson G.J. Microstrip antennas and arrays. -Part.I Fundamental action and Limitations //IEE J. Microwave Opt. & Acoust. -September 1977. -Vol.1.-№ 5.-P. 165-174.

33. James J.R., Ladbrooke P.H. Surface wave phenomena associated with open circuit stripline terminations //Electronics Letters. -15th November 1973. -Vol.9. -P.570-571.

34. Montgomery C.G., Dicke R.H., Purcell E.M. Principles of Microwave Circuits, vol.8, MIT Radiation Lab. Series, McGraw-Hill, New-York, 1948; русский перевод: Теория линий передачи сверхвысоких частот, изд-во «Советское радио», 1950.

35. Katehi Р.В., Alexopoulos N.G. On the Modeling of Electromagnetically Coupled Microstrip Antennas The Printed Strip Dipole //IEEE Transactions on Antennas and Propagation. -November 1984. -Vol.AP-32. -№11. -P. 11791185.

36. Sarkar Т.К., Arvas E. An Integral Equation Approach to the Analysis of Finite Microstrip Antennas: Volume/Surface Formulation //IEEE Transactions on Antennas and Propagation. -March 1990. -Vol.38. -№ 5. -P.305-312.

37. Bhattacharyya A.K., Antar Y.M.M., Ittipiboon A. Spectral domain analysis of aperture-coupled microstrip path antennas //IEE Proceedings-II. -October 1992. -Vol.139. -№ 5. -P.459-464.

38. Bates R.H.T. Characteristic impedance of shielded stab line //IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques. -January 1956. -Vol.MTT-4. -P.28-33.

39. Cohn S.B. Characteristic impedance of shielded-strip line //IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques. -July 1954. -Vol.MTT-2. -P.52-55.

40. Kahrizi M., Sarkar T.P., Maricevic Z.A. Analysis of a Wide Radiating Slot in the Ground Plane of a Microstrip Line //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. -January 1993. -Vol.41. -№ 1. -P.29-36.

41. Fourikis N. An 18 cm turnstile junction as a polarization splitter //IREE Austr. Proc. 1973. Vol.34, №10. P. 403-405.

42. Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот. М.: Советское радио, 1965.

43. Титов В.Н. Ортоплексер //Описание изобретения №843042. Опубл. 30.06.1981. Бюллетень №24.

44. Hatazawa К., Mukai Н., Somei J. Waveguide to coaxial adaptor and converter for antenna for satellite broadcasting including such waveguide. EP 0552944 Al. Jouve, 18, rue Saint-Denis, 75001PARIS.

45. Kinoshita. A., Yoshimura. Y. Mode transformer of waveguide and microstrip line, and receiving converter comprising the same. EP 0725455 Al.

46. Pozar D.M. Waveguide-microstrip transmission line transition structure having an integral slot and antenna coupling arrangement. US Patent № 5793263. Date Aug. 11,1998.

47. Орлов А.Б., Филиппов B.C. Резонансное устройство. //Описание изобретения к авторскому свидетельству SU №1062809.

48. Орлов А.Б. Планарное развязанное пересечение полосковых линий передачи. //Описание изобретения к патенту РФ №2018996.

49. Snell W.W., Orthogonal resonator filter for planar transmission lines. // US patent №3796970. Date Mar. 12, 1974.

50. Young L. Optimum quarter-wave transformers. // IRE International Convention Record, 1960, vol. 8, Pt. 3, p 123-129.

51. Sembiam Rengarajan Radar cross-section of waveguide-fed planar slot arrays // Доклад на XXVIII General Assembly of International Union of Radio Science (URSI), New-Delhi, India, Oct. 23-29, 2005., Электронный сборник тезисов докладов.

52. H. Nakano, N. Oki, H. Mimaki, and J. Yamauchi Slot antenna for dual-frequency operation // Доклад на XXVIII General Assembly of International Union of Radio Science (URSI), New-Delhi, India, Oct. 23-29, 2005., Электронный сборник тезисов докладов.

53. Ravi Kumar Joshi and A. R. Harish Broadband concentric rings fractal slot antenna // Доклад на XXVIII General Assembly of International Union of Radio Science (URSI), New-Delhi, India, Oct. 23-29, 2005., Электронный сборник тезисов докладов.

54. H. Nakano Antennas for mobile communications // Доклад на XXVIII General Assembly of International Union of Radio Science (URSI), New-Delhi, India, Oct. 23-29, 2005., Электронный сборник тезисов докладов.

55. Manidipa Bhattacharya Design of a broadband low side lobe array antenna // Доклад на XXVIII General Assembly of International Union of Radio Science (URSI), New-Delhi, India, Oct. 23-29, 2005., Электронный сборник тезисов докладов.

56. Vibha Rani Gupta, Nisha Gupta Gain and bandwidth enhancement in compact microstrip antenna // Доклад на XXVIII General Assembly of International Union of Radio Science (URSI), New-Delhi, India, Oct. 23-29, 2005., Электронный сборник тезисов докладов.

57. Henderson A., James J.R. Low-cost flat-plate array with squinted beam for DBS reception /ЛЕЕ Proceedings. -December 1987. -Vol.134. -Part.H. -№ 6. -P.509-514.

58. Murata Т., Ohmaru K. A flat panel antenna with two-layer structure for satellite broadcasting reception //NHK Lab. Note. -1989. -№ 374. -P. 1-12.

59. Murata Т., Ohmaru К. Flachantenne mit Zweischichten- Struktur fur den Satellitenempfang //Fernseh- und Kino- Technik. -1990. -Jahig.44. -№ 11. -S.617-621. -На нем. яз.

60. Nakaoka К., Itoh К., Matsumoto Т. Microstrip line array antenna and its application //Proceedings Int. Symp. Antennas Propagat., Japan. -August 1978. -P.61-64.

61. Naito K., Uzawa K., Matsumoto Т., Itoh K. Experiments of planar antenna composed of linear elements for antenna composed of linear elements for DBS reception //Report of Technical Group, IEICE of Japan. -December 1988. -V0I.AP88.

62. Collier M. Microstrip Antenna Array for 12 GHz TV //Microwave Journal. -September 1977. -Vol.20. -№ 9. -P.67-71.

63. Kahrizi M., Sarkar T.P., Maricevic Z.A. Analysis of a Wide Radiating Slot in the Ground Plane of a Microstrip Line //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. -January 1993. -Vol.41. -№ 1. -P.29-36.

64. Horvat P. Vers les antennes planes //Electronique Radio-Plans. -№ 515. -S.63-68. -На франц. яз.

65. Ishizaki H. Square Antennas Edge Into BS Antenna Market //JEI. -August 1990. -Vol.37. -№ 8. -Ser.432. -P.63-64.

66. Tsukamoto К., Abiko Т. Planar antenna. Пат. 4977406 США. -МКИ HOI Q 1/38. -Matsushita Electric Works, Ltd., Osaka, Japan. -№282069. -Заявл.9.12.88. -Опубл. 11.12.90. -НКИ 343/700 MS, 343/846.

67. Tsukamoto К., Fujti Y., Abiko T. Planar antenna. Пат. 4857938 США. -МКИ H01 Q 1/38. -Matsushita Electric Works, Ltd., Osaka, Japan. -№247082. -Заявл.21.09.88. -Опубл. 15.08.89. -НКИ 343/700 MS, 343/846.

68. Haneishi M., Saito S., Yahagi K., Keise A. A consideration on beamtilt-type planar DBS antenna //ITEJ Technical Report. -September 1988. -Vol.12. -№ 35. -RE88-31. -P. 19-24.

69. Haneishi M., Matui A., Saito S., Hakura Y. Radiation Properties of CircularlyГ

70. Polarised Triplate-Type Planar Antenna //Proceedings 19 European Microwave Conference, London, 4-7 September 1989. -P. 161-168.

71. Tsukamoto K., Masamoto K., Fujti Y., Kitsuda Y. Planar antenna. Пат. 4851855 США. -МКИ H01 Q 1/38. -Matsushita Electric Works, Ltd., Osaka, Japan. -№ 15009. -Заявл .17.02.87. -Опубл.25.07.89. НКИ 343/700 MS, 343/873, 343/846.

72. Dubost G., Vinatier C. Large bandwidth and high gain array of flat folder dipoles acting at 12 GHz //Proceedings 3rd Int. Symp. Antennas Propagat. -April 1983.-P. 145-149.

73. Tsukamoto K., Ujiyama I., Okuno K. Wide-band, dual polarized planar antenna. Пат. 5453751 США. -МКИ H01 Q 1/38. -Matsushita Electric Works, Ltd., Osaka, Japan. -№ 114283. -Заявл. 1.09.93. -0публ.26.09.95. -НКИ 343/700 MS, 343/770, 343/756.

74. Ramos E. New wideband high-gain stripline planar array for 12-GHz satellite TV //Electron. Lett. -March 1982. -Vol.18. -№ 6. -P.252-253.

75. Rammos E. A new wideband, high gain suspended substrate line planar array for 12 GHz satellite TV //Proceedings 13th European Microwave Conference, 1983. -P.227-231.

76. Rammos E. Suspended-Substrate Line Antenna Fits 12-GHz Satellite Applications //MSN. -1984. -Vol.14. -№ 3. -P. 110-126.

77. Ito F., Fukuzawa K., Tsurumaru S. A circularly polarised planar array antenna for DBS reception //ITEJ Technical Report. -January 1987. -Vol.10. -№ 44. -RE87-9. -P.49-54.

78. Takahashi M., Takada J., Ando M., Goto N. A slot design for uniform aperture field distribution in single-layered radial line slot antennas //IEEE Transactions on Antennas and Propagation. -July 1991. -Vol.39. -№ 7. -P.954-959.

79. Ando M., Sakurai K., Goto N., Arimura K., Ito Y. A radial line slot antenna for 12 GHz satellite TV reception //IEEE Transactions on Antennas and Propagation. -December 1985. -Vol.AP-33. -№ 12. -P.1347-1353.

80. Ando M., Goto N. A High Efficiency Slotted Array for DBS Reception Using a Copper Clad Laminates //IEICE Transactions. -November 1991. -Vol.E-74. -№11. -P.3738-3739.

81. Kotsopoulos S.A. A new Zow Profile Waveguide Slot Antenna for 12 GHz Satellite TV Reception //20th European Microwave Conference, Budapest, 1013 September 1990: Conference Proceedings Funbridge Wells. -1990. -№ 2. -P. 1534-1537.

82. Furukawa Y., Goto N., Maehara K. A beam-tilt planar waveguide slot antenna of single layer structure for satellite TV //Report of Technical Group, IEICE of Japan. -July 1988. -AP88-40. -P.45^19.

83. Jacobsen S., Andersen E., Gronlung M. An Antenna Illuminated By a Cavity Resonator //Proceedings of the IEEE. -1963. -№ 11. -P. 1431-1435.

84. Paolini F.J. A Cavity-Backed Resonant Slot Array-Theory and Measurement //IEEE Transactions on Antennas and Propagation. -March 1980. -Vol.AP-28. -№ 2. -P.259-263.

85. Андронов Б.М., Бородин Ю.Ф., Войтович Н.И. и др. Плоская антенна. Пат. 4857338/09 РФ. -МКИ H01Q 13/18. -Научно-исследовательский институт по измерительной технике, Челябинск. Заяил. 19.06.90. -Опубл. 19.06.90. -НКИ RU 2016444.

86. Andronov В.М., Borodin Y.F., Vojtovich N.I. and others. Planar antenna. Евр. пат. 0489934. -МКИ H 01 Q 13/18. -The Research institute on measuring technology, Chelyabinsk, Russia. -НКИ RU 2016444.

87. Федянович В.И., Проворотов А.П. Оптимизация структуры емкостной оболочки антенны //Радиотехника и электроника. -1990. -Т.35. -№ 7. -С.1444-1450.

88. Trentini G.V. Partially Reflecting Sheet Arrays //IRE Transactions on Antennas and Propagation. -October 1956. -Vol.AP. -P.666-671.

89. Kumar A., Hristov H.D. Microwave Cavity Antennas. -Artech House, Inc., 1989. -ISBN: 0-89006-334-6.

90. Численные методы оптимизации плоских антенн с полупрозрачной апертурой /Под ред. Войтовича Н.Н. -Львов, 1993. Препринт № 2-93.

91. Князев С.Т. Малогабаритные антенны для подвижных систем связи //Сборник докладов на МНПК «СВЯЗЬ-ПРОМ 2004», в рамках 1-го ЕвроАзиатского международного форума «СВЯЗЬ-ПРОМЭКСПО 2004», Екатеринбург, 5-6 мая 2004г. С. 279-286.

92. Князев С.Т., Шабунин С.Н. Антенны для систем связи, радиовещания и телевидения //Сборник докладов на МНПК «СВЯЗЬ-ПРОМ 2004», в рамках 1-го Евро-Азиатского международного форума «СВЯЗЬ-ПРОМЭКСПО 2004», Екатеринбург, 5-6 мая 2004г. С. 287-292.

93. Vojtovich N.I., Panchenko B.A., Sokolov A.N. Planar antenna for satellite TV reception //1998 International Symposium on electromagnetic Theory. Proceedings. Thessaloniki, Greece, 25-28 May 1998. -Vol.1. -P.244-246.

94. Котов Е.П., Каплуп В.Д., Тер-Маркарян A.A., Лисицын В.П., Фаянс Ю.И. Полосковые платы и узлы: Проектирование и изготовление. -М.: Сов. радио. 1979.

95. Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. -М.: Советское радио, 1971.119. "Computer techniques for electromagnetics", edited by R. Mittra, Pergamon Press, Oxford, 1973.

96. Панченко Б.A., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны, ~М.:Радио и связь, 1986.

97. Соколов А.Н. Исследование антенн на основе резонатора с частично прозрачной стенкой для непосредственного приема спутникового телевидения, Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, -Челябинск, 1999.

98. Вакман Д.Е. Асимптотические методы в линейной радиотехнике. М: Советское радио, 1962. - С.75.

99. Нарбут В.П., Хмель В.Ф. Поляризация излучения зеркальных антенн. -Киев: Вища школа, 1978.