CC BY
35
УДК 621.372.852.4
А. Ю. БИЗЮКОВ, А. О. КАСЬЯНОВ
ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ МАНИПУЛЯТОР НА ОСНОВЕ ПЕЧАТНОЙ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ АНТЕННОЙ РЕШЁТКИ
Поляризационные модуляторы (ПМ) находят все более широкое
применение, так как позволяют повысить емкость каналов связи и
помехозащищенность радиолиний [1]. Особо важное значение
поляризационная модуляция приобретает в связи с освоением
миллиметрового, субмиллиметрового и оптического диапазонов волн, где
она позволяет снять ряд принципиальных конструктивных трудностей [2].
При выборе конструкции реализующей функции переизлучателя и
фазовращателя для снижения стоимости целесообразно использование
технологии производства печатных плат. В работе [3] рассматривается
конструкция использующая рт диоды для электронного сканирования
лучом радиотелескопа. В работе [4] рт диоды используются для
управления поворотом плоскости поляризации прошедшего через
микрополосковую антенную решетку, правда рассмотренная конструкция
была только промоделирована на ЭВМ без экспериментального
исследования.
При работе разработанного устройства
(рис.1), плоская линейно поляризованная
ЭМ волна падает под углом 45° к оси
симметрии (оси х) конструкции. Фаза
коэффициентов отражения ортогонально [ А
*1
поляризованных компонентов ВОЛНЫ, В |„
--- ►
базисе !1 Г2, различны и зависят от фазы Рисунок 1
коэффициентов поляризационной матрицы рассеяния »11 й22 которые в свою очередь от геометрии конструкции и состояния диодов, прямое или обратное смещение. При выполнении условия а^(£п) -а^(£22) = п для
прямо смещенных диодов и arg(£„) - arg(S22) = 0 для обратно смещенных будет наблюдаться эффект поворота плоскости поляризации. Для расчета параметров топологии исследуемого устройства была использована математическая модель из [5]. При расчетах и моделировании варьировались все параметры конструкции, такие как dl, d2, Ь и a. А так же диэлектрическая проницаемость е. Зависимость параметров S11 S22 для d1=d2=25 мм, е=4,5 и толщины подложки 1,5 мм. представлена на рисунке 2.
* • • 1
2
3
Частота Б, ГТц
1-5ц
2- 5гг диоды заперты
3- 522 ДИОДЫ открыты
Рисунок 2- зависимость коэффициентов поляризационной матрицы рассеяния от частоты в базисе изображённом на рисунке 1.
Конструкция с данными параметрами была изготовлена и испытана. При проведении испытаний pin диоды заменялись токопроводящим клеем. Экспериментальное исследование прототипа ПМ выявило следующие зависимости уровня отражённой мощности от частоты падающего поля (рисунок 3). Максимальная разность между уровнем отраженного сигнала при наличии и отсутствии перемычек составляет 9 дБ (графики 1 и 3 на
рисунке 3б). Небольшая величина кросс поляризационной составляющей в отражённом сигнале объясняется неточностями при изготовлении макета. Наличие кросс поляризованной составляющей поля в отраженном сигнале, при введении перемычек, свидетельствует о том что разработанное устройство действительно может управлять поляризацией отраженного поля.
Рисунок 3 - уровень отраженной мощности; а) при 9=0°; б) при 9=2°
1-без перемычек вертикально поляризованная составляющая; 3-с перемычками
вертикально поляризованная составляющая; 4-с перемычками горизонтально
поляризованная составляющая.
1. Гусев К.Г., Филатов А.Д., Сополев А.П. Поляризационная модуляция. - М.: Советское радио, 1974 288с.
2. G. RichardHuguenin, Ellen L. Moore, Sudarsanam Bandla. A millimetr-wave monolithic load switching twist reflector for compact imaging cameras. IEEE transaction on microwave theory and techniques. Vol. 44 № 12 December 1996.
3. Claude Chekroun, D. Herrick. RAD ANT: new method of electronic scanning. Microwave journal. Vol. 24. №24 February 1981.
4. J. J. H. Wang. Analysis of diode-switched microstrip array. International symposium of antennas and propagation. Japan. Vol. III Aug. 22 1985.
5. Касьянов А. О. Кошкидько В.Г. Обуховец В.А. Проектирование микрополосковых антенн - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1998 55с.
