Study of Integrated Antennas-Filters on Dielectric Resonators
Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування.
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Study of Integrated Antennas-Filters on Dielectric Resonators
Изучение интегрированных антенн-фильтров на диэлектрических резонаторах Вивчення інтегрованих антен-фільтрів на діелектричних резонаторах |
|
| Creator |
Trubin, A. A.
|
|
| Subject |
different dielectric resonator
scattering antenna bandpass filter различные диэлектрические резонаторы рассеяние антенна полосовой фильтр різні діелектричні резонатори розсіювання антени смугові фільтри |
|
| Description |
New structures of dielectric resonators, simultaneously performing the functions of antennas and input filters of transceiver-transmitting devices of communication in the microwave wavelength range, are proposed. The new structures have the form of coupled systems of dielectric resonators, some of which are located in the segment of the evanescent waveguide and perform the functions of a band-pass filter, and the other part of the resonators are located in open space and perform the functions of an antenna system. A part of the resonators of the antenna subsystem has the form of dielectric semi-cylinders glued onto a metallic conductive screen and plays the role of directors forming the radiation characteristic. Two cases of the same and different in shape and material dielectric resonators are considered. For the case of dielectric resonators of different types, using the perturbation theory, a system of equations was obtained for the coefficients of the expansion of the scattering field from the known coupled oscillations of the system. Using the developed theory, the frequency dependence of the reflection coefficient of the proposed antenna-filters was calculated. It is shown that the proposed structures are characterized by much more rectangular amplitude-frequency characteristics, which allows to effectively solve the problems of electromagnetic compatibility of several communication systems using adjacent bandwidths. An additional advantage of the considered antenna filters are smaller dissipative losses, which is important for reducing bit errors. Calculated radiation patterns of antennas in the far zone. It is also shown that the radiation characteristics of the antennas do not change, or change only slightly compared with antennas made only with the help of similar structures of dielectric resonators. The obtained simulation results can significantly reduce computation time and optimize complex communication systems that simultaneously perform channel separation and radiation functions.
Предложены новые структуры диэлектрических резонаторов, одновременно выполняющие функции антенн и входных фильтров приемо-передающих устройств связи сантиметрового диапазона длин волн. Новые структуры имеют вид связанных между собой систем диэлектрических резонаторов, часть которых расположена в отрезке запредельного волновода и выполняет функции полосового фильтра, а другая часть резонаторов расположена в открытом пространстве и выполняет функции антенной системы. Часть резонаторов антенной подсистемы имеет форму диэлектрических полуцилиндров, наклеенных на металлический проводящий экран, и играет роль директоров, формирующих характеристику излучения. Рассмотрено два случая одинаковых и разных по форме и материалу диэлектрических резонаторов. Для случая диэлектрических резонаторов разных видов, с помощью теории возмущений, получена система уравнений для коэффициентов разложения поля рассеяния по известным связанным колебаниям системы. С помощью развитой теории рассчитана частотная зависимость коэффициента отражения предложенных антенн-фильтров. Показано, что предлагаемые структуры характеризуются значительно более прямоугольными амплитудно-частотными характеристиками, что позволяет эффективно решать задачи электромагнитной совместимости нескольких систем связи, использующих смежные полосы пропускания. Дополнительным преимуществом рассмотренных антенн-фильтров являются меньшие диссипативные потери, что является важным для уменьшения битовых ошибок. Рассчитаны диаграммы направленности антенн в дальней зоне. Отмечено также, что характеристики излучения антенн не меняются, или меняются незначительно по сравнению с антеннами, выполненными только с помощью подобных структур диэлектрических резонаторов. Полученные результаты моделирования позволяют значительно сократить время вычислений и оптимизировать сложные системы связи, одновременно выполняющие функции разделения каналов и функции излучателей. Запропоновано нові структури діелектричних резонаторів, які одночасно виконують функції антен та вхідних фільтрів приймально-передавальних пристроїв зв'язку сантиметрового діапазону довжин хвиль. Нові структури мають вигляд зв'язаних між собою систем діелектричних резонаторів, частина яких розташована у відрізку позамежного хвилеводу і виконує функції смугового фільтру, а друга частина резонаторів розташована у відкритому просторі і виконує функції антенної системи. Частина резонаторів антенної підсистеми має форму діелектричних полуциліндрів, наклеєних на металевий провідний екран, і грає роль директорів, які формують характеристику випромінювання. Розглянуто два випадки однакових та різних за формою та матеріалом діелектричних резонаторів. Для випадку діелектричних резонаторів різних видів, за допомогою теорії збурень, одержана система рівнянь для коефіцієнтів розкладу амплітуд поля розсіювання за відомими зв'язаними коливаннями системи. За допомогою розвиненої теорії розраховані частотні залежності коефіцієнтів відбиття запропонованих антен-фільтрів. Показано, що запропоновані структури характеризуються значно більш прямокутними амплітудно-частотними характеристиками, що дозволяє ефективно вирішувати завдання електромагнітної сумісності декількох систем зв'язку, які використовують суміжні частотні смуги. Додатковою перевагою розглянутих антен-фільтрів є менші дисипативні втрати вхідних пристроїв, що є важливим для зменшення бітових помилок. Розраховані діаграми спрямованості антен в дальній зоні. Показано, що характеристики випромінювання антен не змінюються, або змінюються не значним образом у порівнянні з характеристиками антен, виконаних тільки за допомогою подібних структур діелектричних резонаторів. Отримані результати дозволяють значно скоротити час розрахунків та оптимізувати складні системи зв'язку, які одночасно використовують частотне розділення каналів та виконують функції випромінювачів. |
|
| Publisher |
National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
|
|
| Date |
2019-06-30
|
|
| Type |
info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/1563
10.20535/RADAP.2019.77.36-41 |
|
| Source |
Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia; No 77 (2019); 36-41
Вестник НТУУ "КПИ". Серия Радиотехника, Радиоаппаратостроение; № 77 (2019); 36-41 Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування; № 77 (2019); 36-41 2310-0389 2310-0397 |
|
| Language |
eng
|
|
| Relation |
http://radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/1563/1412
|
|
| Rights |
Авторське право (c) 2019 A. A. Trubin
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
|