Лук'янчиков Андрій Володимирович. Малогабаритні антени з керованою поляризацією випромінювання для рухомих об'єктів радіозв'язку

brief description

Лук'янчиков Андрій Володимирович. Малогабаритні антени з керованою поляризацією випромінювання для рухомих об'єктів радіозв'язку : Дис... канд. наук: 05.12.07 - 2006.

Лук’янчиков А.В. Малогабаритні антени з керованою поляризацією для рухомих об'єктів зв'язку. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.07 - Антени та пристрої мікрохвильової техніки. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2006.
У дисертації розглядається можливість підвищення ефективності радіоканалу мобільних систем радіозв'язку шляхом застосування на рухомих об'єктах малогабаритних антен з керованою поляризацією поля випромінювання для зниження поляризаційних втрат. Запропоновано метод побудови малогабаритних антен з керованою поляризацією, застосування якого при побудові малогабаритних антен для рухомих об'єктів радіозв'язку дозволить знизити рівень втрат, викликаних поляризаційною неузгодженістю до 3 дБ. Для реалізації цього методу на основі компромісного рішення обрані два типи випромінювачів: конічний спіральний і друкований випромінювач. Проведено теоретичні і експериментальні дослідження характеристик випромінювання та вхідного опору зазначених типів антен.

Дисертаційна робота є завершеним науковим дослідженням, в якій вирішується актуальна наукова задача зменшення поляризаційних втрат шляхом застосування антен з керованою поляризацією поля випромінювання для підвищення ефективності радіозасобів, застосовуваних на рухомих об'єктах. Мета та задачі роботи досягаються за рахунок більш повного використання потенційних властивостей електромагнітного поля. Це дало змогу знизить рівень втрат, викликаних поляризаційною неузгодженістю, до 3 дБ.
У дисертаційній роботі отримано такі основні результати:
1. Запропоновано метод побудови малогабаритних антен з керованою поляризацією, суть якого полягає в тому, що для зниження рівня втрат, викликаних поляризаційною неузгодженістю до 3 дБ, необхідно та достатньо, щоб:

антена могла випромінювати (узгоджено приймати) електромагнітне поле із чотирма основними видами поляризації (дві ортогональні лінійні і дві ортогональні кругові) за певних умов збудження;
амплітудні ДС при цьому повинні мати у всіх режимах однакові параметри (напрямок максимуму, ширина за рівнем -3 дБ, рівень бічних і задніх пелюстків);
коефіцієнт еліптичності на краю ДС (за рівнем -3 дБ) для режиму кругової поляризації не повинен бути менше 0,7, а для режиму лінійної поляризації не повинен бути більше 0,2.

2. Розроблено математичні моделі нерегулярних конічно-еліптичних спіральних випромінювачів з довільними геометричними параметрами, що дозволило розширити можливості побудови антен, які формують необхідну поляризацію поля випромінювання, задані спрямовані властивості малогабаритної антени в широкій смузі частот.
3. Проведено теоретичне дослідження характеристик конічного спірального випромінювача. Встановлено, що оптимальним кутом при вершині конічного спірального випромінювача можна вважати кут у межах 10...20 град, при якому забезпечується мінімальний рівень заднього випромінювання й максимальний КЕ поля випромінювання в осьовому напрямку. Для режиму осьового випромінювання зміна щільності намотування приводить до зміни ширини ДС у межах 40...170 град, причому максимальна спрямованість випромінювання досягається при високій щільності намотування спіралі.
Для одержання поляризації випромінювання, близької до кругової в широкому діапазоні частот, необхідно застосовувати дво- іN-заходні конічні спіральні антени, тому що поздовжній розмір випромінюючих областей у цьому випадку зменшується вNраз.
4. Виведено співвідношення для розрахунку і аналізу поля випромінювання, вхідного опору друкованого випромінювача з одновходовим (лінійна поляризація) і двовходовим (кругова поляризація) порушенням.
5. У результаті теоретичних досліджень встановлено, що, вибираючи діелектричну проникність підкладки=2,5, можна домогтися зменшення габаритних розмірів на 50 %. Подальше збільшенняменш ефективно. Так, збільшенняу два рази приводить до зниження габаритних розмірів лише на 25 %.
Експериментально доведена можливість розширення робочої смуги частот друкованого випромінювача за рахунок додавання пасивних елементів. Розширення смуги частот відбулося з 8 % до 25 %.
6. Розроблені варіанти конструкцій чотиризаходної конічної спіральної антени, а також двовходової друкованої антени, які дозволяють здійснювати керування поляризацією поля випромінювання.
7. Розроблено автоматизований вимірювальний стенд для вимірів характеристик антен в умовах відкритого полігона. Проведено комплексні експериментальні дослідження характеристик випромінювання антенами, їхнього вхідного опору.
8. Розроблено прикладне програмне забезпечення (MathCAD 2001), що дозволяє здійснювати розрахунки та моделювання характеристик друкованих і конічних спіральних антен.