Расширение частотной полосы согласования антенн с помощью реактивных элементов
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-2-69-81Ключевые слова:
КВ- и УКВ-антенны, согласующие устройства, тюнер, реактивные элементы, входное сопротивление, структурно-параметрический синтезАннотация
Системно рассмотрены традиционные подходы к расширению частотных полос согласования антенн с помощью реактивных цепей. Обсуждены критерии эффективности и особенности синтеза согласующих контуров. Проанализирована оценка предельного расширения частотной полосы пассивного согласования антенн контурами на реактивных элементах. Независимо от сложности и количества согласующих контуров получаемая полоса пассивного согласования ограничивается некоторой областью, размер которой обратно пропорционален добротности согласуемой антенны. Показано, что несколько расширить ее для высокодобротных антенн можно с помощью введения резистивных элементов в дополнительные одноконтурные согласующие модули.
Рассмотрен синтез активно настраиваемых тюнеров на реактивных элементах для согласования широкополосных радиотерминалов, и выполнен анализ процессов автоматического регулирования в нем. Показано, что их структурная сложность и эффективность работы тоже зависят от добротности антенн.
Приведена методика синтеза согласующей цепи для пассивного узкополосного согласования на нескольких частотах для многодиапазонных антенн. Сначала выбирается основная структура согласующей цепи, и для требуемых частот находятся ее реактивные сопротивления и реактивные проводимости. Далее наборы этих реактивных сопротивлений и проводимостей реализуются через синтез реактивных структур в виде первой и второй форм Фостера.
Выполнено моделирование влияния выбора структуры согласующего устройства на расширение частотной полосы согласования высокодобротных антенн. При синтезе многоконтурных согласующих структур методом пробного моделирования небольшие преимущества получены у структур с параллельным соединением последовательных контуров.Библиографические ссылки
Верба Б. П., Мосунов Д. Г., Шишаков К. В. Проектирование антенны диапазона 230…280 МГц: моделирование основных параметров, исследование ШСУ различных типов // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 3. С. 149–154. DOI: 10.22213/2413-1172-2018-3-149-154.
Fujimoto K., Morishita H. Modern Small Antennas. New York, Cambridge University Press, 2013, 488 p.
Григоров И. Н. Антенны. Городские конструкции. М. : РадиоСофт, 2015. 304 с.
Гайнутдинов Т. А., Кочержевский В. Г., Гаранкина Н. И. Укороченный несимметричный петлевой вибратор // Т-Comm: Телекоммуникация и транспорт. 2016. Т. 10, № 8. С. 9–16.
Steve Ford. Small Antennas for Small Spaces. American Radio Relay League, 2016, 128 p.
Синтез цилиндрической фазированной антенной решетки на основе логопериодических вибраторных антенн для систем широкополосного доступа стандарта IEE802.11, IEE802.16 / О. А. Белоусов, Р. Ю. Курносов, П. А. Горшков, А. Г. Рязанова // Вестник ТГТУ. 2015. Т. 21, № 2. С. 266–271.
Вольхин Д. И., Девятков Г. Н. Синтез широко-полосных трансформаторов активных сопротивлений с заданной фазовой характеристикой / Вопросы радиоэлектроники. Серия «Общетехническая». 2016. № 4. С. 77–81.
Головков А. А., Можаева Е. И. Ограничение полосы согласования приемных штыревых антенн нефесторовскими цепями // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2016. Вып. 2. С. 59–62.
Холодняк Д. В. Управляемые СВЧ-устройства на искусственных длинных линиях с отрицательной частотной дисперсией : дис. … д-ра техн. наук. Санкт-Петербургский гос. электротехнический ун-т «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина). 2016. 200 с.
Constantine A. Balanis. Antenna Theory: Analysis and Design, 2016, 1104 p.
Смирнов Е. В. Исследование влияния согласо-вания антенн и нагрузки на эффективность поглощения приемной антенны // Т-Comm: Телекоммуникация и транспорт. 2017. Т. 11, № 12. С. 21–25.
Коноплицкий А. С. Структурно-параметрический синтез многополосных согласующих цепей на основе комплексного критерия соответствия идеальному фильтру // Веснiк сувязi. 2020. № 1 (159).
Гайнутдинов Т. А., Гаранкина Н. И., Кочержевский В. Г. Двухзвенное согласующее устройство длинноволновых радиовещательных антенн //
Т-Comm: Телекоммуникация и транспорт. 2015. Т. 9, № 6. С. 48–56.
Вольхин Д. И. Синтез широкополосных согласующих устройств с заданными фазовыми характеристиками : дис. … канд. техн. наук. Новосибирск, 2018. 148 с.
Верба Б. П., Шишаков К. В. Разработка и исследование вибраторной антенны с уменьшенным размахом плеч // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2019. Т. 22, № 2. С. 99–109. DOI: 10.22213/
-1172-2019-2-99-109.
Расчет и повышение эффективности основных параметров радиолиний с укороченными вибраторными антеннами КВ- и УКВ-диапазона / К. В. Шишаков, М. А. Бояршинов, П. В. Караваев, А. С. Батурин, А. В. Савельев // Интеллектуальные системы в производстве. 2016. № 4. С. 16–25.
Tianpeng Li, Jian Zhang, Baowei Cheng, Xue Li, Zhijian Xu, Jun Gao. Compact Wideband Dual-Frequency Antenna Based on a Simplified Composite Right/Left-Handed Transmission Line with Hilbert Curve Loading. International Journal of Antennas and Propogation, vol. 2019, Article ID 7380621, 8 p.
Yong Cheng, Jing Lu, Can Wang. Design of a Multiple Band Vehicle-Mounted Antenna. International Journal of Antennas and Propogation, vol. 2019, Article ID 6098014, 11 p.
