1. CDS
  2. Всі випуски
  3. Випуск 1, Випуск 1, 2020
  4. Моделювання плоских випромінюючих стркутур, які складаються з дискретних елементів

Моделювання плоских випромінюючих стркутур, які складаються з дискретних елементів

CDS.
2020;
Випуск 1, Номер 1
: cc. 1 - 10
https://doi.org/10.23939/cds2020.01.001
Автори:
  1. M. Andriychuk
1
Pidstryhach Institute for Applied Problems of Mechanics and Mathematics National Academy of Sciences of Ukraine

Моделювання діаграм випромінювання (ДВ) плоских антенних ґраток проводиться на основі строгого електродинамічного розв’язку відповідної прямої задачі, що дозволяє отримати представлення ДВ у явній операторній формі. Система інтегральних рівнянь типу Галлена використовується для визначення розподілу струму в апертурах випромінювачів. Оптимальні коефіцієнти збудження в елементах ґратки визначаються шляхом мінімізації функціоналу, що представляє середньоквадратичне відхилення заданої та синтезованої амплітудних ДВ. Додаткові умови у функціоналі застосовуються для мінімізації випромінювання в ближній зоні ґратки та обмеження амплітуд коефіцієнтів збудження. Результати обчислень демонструють швидку збіжність запропонованого ітераційного методу та можливість синтезувати задані амплітудні ДВ різних типів.

плоска ґратка
пряма електродинамічна задача
задача синтезу
варіаційний підхід
нелінійне рівняння
метод послідовних наближень
числове моделювання
  1. Mailloux R. J. Phased Array Antenna Handbook, Second Edition, Artech House Antennas and Propagation Library, 2005.
  2. Rupakula B., Aljuhani A. H. and Rebeiz G. M., “Limited scan-angle phased arrays using randomly grouped subarrays and reduced number of phase shifters”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 68, no. 1, pp. 70-80, Jan. 2020, DOI: 10.1109/TAP.2019.2935100.
  3. Mailloux R. J. Electronically Scanned Arrays, London: Morgan & Claypool, 2007.
  4. Zou W., Qu S., and Yang S., “Wideband wide-scanning phased array in a triangular lattice with electromagnetic bandgap structures”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 18, no. 3, pp. 422-426, March 2019, DOI: 10.1109/LAWP.2019.2893174.
  5. Skobelev S. Phased Array Antennas with Optimized Element Patterns, Artech House Antennas and Propagation Library, 2011.
  6. Liang Z., Lv S., Li Y., Liu J., and Long Y., “Compact folded slot antenna and its entire arrays with high gain and vertical polarization”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 19, no. 5, pp. 786-790, May 2020, DOI: 10.1109/LAWP.2020.2980249.
  7. Yang J. and Kishk A., “A novel low-profile compact directional ultra-wideband antenna: The self-grounded bow-tie antenna”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 60, no. 3, pp. 1214-1220, March 2012, DOI: 10.1109/TAP.2011.2180317.
  8. Bahadori K. and Rahmat-Samii Y., “An array-compensated spherical reflector antenna for a very large number of scanned beams”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 53, no. 11, pp. 3547-3555, Nov. 2005, DOI: 10.1109/TAP.2005.858844.
  9. Kim S. and Nam S., “A compact and wideband linear array antenna with low mutual coupling”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 67, no. 8, pp. 5695-5699, Aug. 2019, DOI: 10.1109/TAP.2019.2922833.
  10. Lema G. G., Tesfamariam G. T., and Mohammed M. I., “A novel elliptical-cylindrical antenna array for radar applications”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 64, no. 5, pp. 1681-1688, May 2016, DOI: 10.1109/TAP.2016.2539370.
  11. Visser H. J. Array and Phased Array Antenna Basics, Chichester, UK: John Wiley & Sons, 2006.
  12. Naqvi A. H., Lim S., “Review of recent phased arrays for millimeter-wave wireless communication”, Sensors, vol. 18, 3194, 2018.
  13. Zang J. W., Alvarez-Melcon A., Gomez-Diaz J. S. Nonreciprocal Phased-Array Antennas, Phys. Rev. Applied, vol. 12, 054008, 2019.
  14. Collin R. E., Zucker F. J. Antenna Theory. Part 1, New York: McGraw-Hill, 1969.
  15. Pandey A. Practical Microstrip and Printed Antenna Design, Boston, US: Artech House, 2019.
  16. Four kids N. Advanced Array Systems. Applications and RF Technologies, San Francisco, CA, USA: Academic, 2000.
  17. Matekovits L., Laza V. A., and Vecchi G., “Analysis of large complex structures with the synthetic-functions approach”, IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 55, no. 9, pp. 2509-2521, Sept. 2007.
  18. Davidson D. B. Computational Electromagnetics for RF and Microwave Engineering. Cambridge: Cambridge University Press, 2011.
  19. Feld Ya. N. Antennas of a Centimeter Range, Moscow: Sov. Radio, 1950. (In Russian).
  20. Zelkin E. G., Sokolov V. G. Methods of Antenna Synthesis. Phased Antenna Arrays and Antennas with Plane Aperture, Moscow: Sov. Radio, 1980. (In Russian).
  21. Chaplin A. F. Analysis and Synthesis of Antenna Arrays, Lviv: Vyshcha Shkola, 1987. (In Ukrainian).
  22. Li R., McNamara D. A. and G. Wei., “Evaluation of the available directivity of a radiating structure in terms of its characteristic mode content”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 67, no. 10, pp. 6686- 6691, Oct. 2019, DOI: 10.1109/TAP.2019.2925184.
  23. Andriychuk M. I., Savenko P. O., “Synthesis of a waveguide array with due regard for the mutual coupling of radiators”, in Proc. of International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET- 2000), Kharkiv, Ukraine, Sept. 12-15, vol. 2, pp. 604-606.
  24. Peterson A. F., Ray S. L., Mittra R. Computational Methods for Electromagnetics, New York: Wiley, IEEE Press, 1998.
  25. Andriychuk M. I. Antenna Synthesis through the Characteristics of Desired Amplitude, Newcastle, UK: Cambridge Scholars Publishing, 2019.
  26. Bulatsyk O. O., Katsenelenbaum B. Z., Topolyuk Yu. P., Voitovich N. N. Phase Optimization Problems: Applications in Wave Field Theory. Weinheim, WILEY-VCH, 2010.
  27. Andriychuk M. I., Voitovich N. N., “Antenna synthesis according to power radiation pattern with the condition of norm equality”, in Proc. of 2013 XVIIIth International Seminar/Workshop on Direct and Inverse Problems of Electromagnetic and Acoustic Wave Theory (DIPED), Sept. 23-26, 2013, Lviv, Ukraine, pp. 137-140.
  28. Andriychuk M. I., Voytovich N. N., “Synthesis of a closed planar antenna with a given amplitude pattern”, Soviet Journal of Communications Technology & Electronics (English translation of Radiotekhnika I Elektronika), vol. 30. no. 5, pp. 35-40, 1985.
  29. Savenko P., “Computational methods in the theory of synthesis of radio and acoustic radiating systems”, Applied Mathematics, vol. 4, no 3, pp. 523-549, 2013, DOI: 10.4236/am.2013.43078.
  30. Andriychuk M., Kuleshnyk Ya., “Synthesis of plane waveguide array based on a strict solution of analysis problem”, in Proc. of 2020 IEEE XXVth International Seminar/Workshop Direct and Inverse Problems of Electromagnetic and Acoustic Wave Theory (DIPED), September 15-18, 2020, Tbilisi, Georgia, pp. 115-120.
  31. Balanis C. A. Antenna Theory: Analysis and Design, 4th ed., Hoboken, NJ, USA: John Wiley and Sons, 2016.