Экспериментальные исследования синтезированной проволочной антенны Текст научной статьи по специальности «Физика»

Экспериментальные исследования синтезированной проволочной антенны

Ключевые слова: антенна, вытекающая волна, коаксиальная линия, синтез, рельеф, импеданс, граничные условия, эксперимент.

Приведены результаты экспериментальной проверки макета антенны вытекающей волны на основе коаксиальной линии, оплетка которой переходит в двумерно-периодическую нагруженную цилиндрическую структуру, а внутренний проводник — в рельефный импедансный стрежень. Расчет антенны проводился методом синтеза по заданному полю с использованием импедансных граничных условий на ребристой структуре, а также граничных условий импедансного типа на двумернопериодической структуре. Задание поля в виде решения волнового уравнения позволило учесть взаимное влияние между излучающими элементами и преобразовать энергию волны питания в энергию волны излучения (длина антенны меньше расчетной длины волны, а диаметр антенны много меньше расчетной длины волны). Приведены законы изменения величин реактивных нагрузок двумерно-периодической структуры, рельефа и импеданса внутреннего стержня. Проанализированы результаты экспериментальных исследований конкретного варианта антенны. Результаты экспериментальной проверки показали, что антенна достаточно хорошо согласована с питающим коаксиальным кабелем и в отличии от вибраторных антенн может быть непосредственно возбуждена от коаксиального кабеля и не требует второго плеча или противовеса.

Корнюхин В.И.,

Доцент кафедры ТЭДиА, к.т.н.

Седов В.М.,

Доцент кафедры ТЭДиА, к.т.н.

В [1, 2] рассмотрена задача расчета антенны вытекающей волны на основе коаксиальной линии, оплетка которой переходит в двумерно-периодическую нагруженную цилиндрическую структуру, а внутренний проводник - в рельефный импедансный стержень (рис. 1). Задача решена методом синтеза по заданному полю. Задание поля в виде решения волнового уравнения и использование при синтезе антенны импедансных граничных условий на ребристой структуре [3], а также граничных условий импедансного типа на двумернопериодической нагруженной структуре [4, 5] позволило учесть взаимное влияние между излучающими элементами и преобразовать энергию волны питания в энергию волны излучения в антенне малой электрической длины (1^<Ла, где £ - длина антенны; Др— расчетная длина волны) и с малыми поперечными размерами (диаметр антенны 2Л « Л0).

Ниже приведены результаты экспериментальной обработки конкретного варианта антенны. Магнитные составляющие полей, имеющих структуру Е - волны при д/д<р = 0, в областях / и II синтезированной антенны представлялись соответственно в виде н, = А[Н\1)((ж)е\

Н^ = А2Н\2\агУФ + В.Н^^оа-)^, где Л,,А2,В: амплитудные коэффициенты; Н]2|(ог), Н{1 ’ (агг) - цилиндрические функции Ганкеля; 0, =80, # = Л$т0,, /? = ксо80|, а2+р2-к2 =0,к = 2л/Яо.

Длина антенны = 0,2 Л„; радиус антенны /? = 0,01 Л„; радиус внутреннего стержня в точке питания а = 0.0044^; периоды структуры 7' = 0,0167Л,„Т| =0,00785/?,,.

Результаты расчетов законов изменения величин реактивных (емкостных) нагрузок Zll(z), рельефа г0(г) и импеданса 2\г, г0(г)] внутреннего стержня антенны

приведены на рис. 2. Рельефный импедансный внутренний стержень был реализован на ребристой структуре, изготовленной из материала АМГ-6, период структуры 0,00167 Л0, толщина ребер 0,0005 Л0 ■

Емкостные нагрузки были рассчитаны по формуле плоского конденсатора С„ = ^,5/с/ (где Сн = Ма0гн -

требуемая величина емкости; 5 - площадь пластин конденсатора; с! — толщина высокочастотного диэлектрика; еа - диэлектрическая проницаемость высокочастотного

диэлектрика) и реализованы на основе фольгированного с двух сторон высокочастотного диэлектрика методами современной технологии изготовления печатных плат.

Рис. 1

Т-Сотт, #8-2013

67

Experimental researches of the synthesized wire antenna

V.I. Kornjuhin, phd., the senior lecturer V.M. Sedov, phd., the senior lecturer

Abstract

In the given operation results of the experimental check of a breadboard model of the antenna of a following wave on the basis of a concentric line which braiding passes in the is two-dimensional-periodic loaded cylindrical structure, and an internal explorer - in a relief impedance midstream are resulted. Antenna calculation was led by a synthesis method on the given field with usage of impedance edge conditions on ribbed structure, and also edge conditions of impedance type on is two-dimensional-periodic structure. The job of a field in the form of the decision of the wave equation allowed to consider cross impact between radiating elements and to transform energy of a wave of a supply to energy of a wave of radiation (length of the antenna less than rated wavelength, and diameter of the antenna much less than rated wavelength). Laws of change of values of reactive loads of is two-dimensional-periodic structure, relief and impedance of the internal rod are resulted. Results of experimental researches of a specific variant of the antenna are analyzed. Results of the experimental check showed that the antenna is well enough coordinated with feeding coaxial cable and in difference from dipole antennas can be immediately excited from the coaxial cable and does not demand the second shoulder or a counterbalance.

Keywords: the antenna, a following wave, a concentric line, synthesis, a relief, an impedance, edge conditions, experiment.

68

T-Comm, #8-2013