SZYK ANTENOWY PŁASKI (CIENKA) NA PASMO X

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "SZYK ANTENOWY PŁASKI (CIENKA) NA PASMO X"

Władysława Owczarek
7 lat temu
Przeglądów:

1 Notatka 34 SZYK ANTENOWY PŁASKI (CIENKA) NA PASMO X 1. WSTĘP W chwili obecnej do indywidualnego odbioru sygnały satelitarnego stosuje się zwykle podświetlane anteny paraboliczne. Są to proste, tanie konstrukcje. Ich produkcja została opanowana przez ogromna ilość firm. Jednak antena ta, ma jedną istotną wadę konieczność wystawiania przed paraboliczny reflektor wysięgnika z umieszczonym na nim źródle oświetlającym (zwykle w postaci tuby), najczęściej zespolonej z konwerterem. Dlatego trwają obecnie poszukiwania rozwiązania alternatywnego, o konstrukcji płaskiej. Jedną z propozycji jest antena składająca się z szyku promienników śrubowych (helikanych) zasilanych z falowodu radialnego. W wykazie Literatury przedstawiono kilka artykułów na ten temat. W [1] przedstawiono dokładny opis konstrukcji przykładowej anteny z 18 promiennikami. Ten dokładny opis konstrukcji spowodował, że autor niniejszej Notatki zdecydował się wykonać jej symulacje z wykorzystaniem programu CST. Podstawowym wymaganiem na taka antenę jest wartość zysku energetycznego, która powinna wynosić dbi. Modelowana antena nie spełni tego wymagania. Teoretycznie można byłoby narysować w CST Microwave Studio szyk z odpowiednia ilością promienników, jednak wówczas byłoby niemożliwe przeprowadzenie obliczeń na dostępnym komputerze (domowy PC). Analiza uzyskanych wyników przeprowadzonych obliczeń pokazuje ogólną zbieżność z danymi przedstawionymi w [1]. Autorzy [1] podali wszystkie wymiary anteny prócz tych, które dotyczą układu zasilania, a w szczególności głębokości zanurzenia w falowodzie linii zasilającej promienniki. W związku z tym wymiary te w powyższych obliczeniach są przypadkowe, co powoduje, że dopasowanie anteny nie jest dobre (wyniki tak marne, że nie przedstawiłem ich w powyższej Notatce). Być może problem ten będzie w niniejszej Notatce rozwijany. Być może dalsza analiza dostępnej w Internecie literatury pozwoli znaleźć rozwiązanie problemu. W [2] stwierdzono, że w antenie składającej się z 11 pierścieni promienników długość zanurzenia sprzęgającej sondy dipolowej jest zmienne od 2 do 7 mm, licząc dipole od środka anteny.

zastosowany promiennik helikalny jest swoistym

2 2. Konstrukcja anteny Rys.1. Widok anteny Rys.2. Widok anteny Jak wynika z załączonej literatury zastosowany promiennik helikalny jest swoistym standardem w tego typu antenach (np. INMARSAT [7]).

3 Rys.3. Widok anteny Rys.4. Widok anteny po zdjęciu bocznej ścianki

4 Rys.5. Antena fotografia z [5] Dla porównania, na Rys. 5 przedstawiono fotografię modelu anteny opisanego w [5]. Zauważone różnice to znacznie grubsza płyta na której umieszczone są promienniki śrubowe, zmienne fazowanie elementów oraz większy otwór w górnej płycie, przez który promienniki łączone są z falowodem radialnym. 3. Wyniki obliczeń Obliczony zysk energetyczny anteny wynosi dbi. Wartość ta zbliżona jest do wyniku uzyskanego dla opisanego w [6] szyku 16 elementowego w paśmie 4 GHz czyli ok dbi (patrz Tabela 3 w [6]). Konstrukcja anteny opisanej w [6] jest bardzo ciekawa, a ponieważ wszystkie wymiary są podane, wiec możliwe, że wykorzystując te dane przeprowadzę w CST Microwave Studio kolejną symulację. Wykonany model anteny składa się z 4 kwadratowych (choć teoretycznie można byłoby zastosować, opisane w pracykołowe) podszyków (2x2 elementy) czyli w sumie z 16 elementów. Dyskusyjnym rozwiązaniem jest zasilanie podszyków z oddzielnego (dodatkowego) sumatora wykonanego w technologii falowodu radialnego (doublelayer feed system). Taki system zasilający wydaje się stosunkowo skomplikowany. Z tego punktu widzenia struktura jednowarstwowa, opisana np. w [1] jest rozwiązaniem lepszym. Z drugiej jednak strony, struktura jednowarstwowa ma te wadę, że układ zasilania może realizować jedynie funkcję sumowania sygnałów z poszczególnych promienników. Aby zrealizować np. antenę monoimpulsową (monoimpuls w obu płaszczyznach) potrzebne są zasilane indywidualnie 4 podszyki, czyli w istocie 4 samodzielne anteny.

5 Rys.6. Charakterystyka promieniowania 3D składowej Theta (12 GHz) Rys.7 Charakterystyka promieniowania 3D składowa Phi (12 GHz)

6 Rys.8. Rozkład prądu na wewnętrznej stronie górnej ścianki falowodu LITERATURA 1. Zengrui Li, Jianhang Yang, Quingxun Guo, Juhong Wang, Wenbo Jiang A low- Profile Helix Array Antenna Designed for DBS pp , Hisamatsu Nakano, Haruo Takeda, Yorihiro Kitamura, Hiroaki Mimaki, Junji Yamauchi Low-Profile Helical Array Antenna Fed from a Radial Waveguide, M.Haneishi, S.Saito Radiation Properties of Microstrip Array Antenna Fed By Radial Line, G.Gorfagnini, M.Cerretelli, R.Serenelli, G.Biffi Genetili Dual Circularly Polarized Radial Line Slot Antenna Quaderni Della Societa Italiana Di Elektromagnetismo, vol.1, N2, Luglio 2005, pp X.Q.Li, Q.X.Liu. J.Q.Zhang, L.Zhao, Z.Q.Zhang The High-Power Radial Line Helical Circular Array Antenna: Theory and Development, X.-Q.Li, Q.-X.Liu, J.Q. Zhang Double-Layer Radial Line Helical Array Antenna with Rectangular Aperture, PIER Letters, vol.31, 15-24, Takanori Noro, Yasuhiro Kazama Helical Array Antennas with High Efficiency, wide Frequency Bandwith and simple structure, 2004

Podobne dokumenty

Notatka nr 9. Uzupełnienia: ANTENY PŁASKIE UHF

Notatka nr 9. Uzupełnienia: ANTENY PŁASKIE UHF Notatka nr 9 Uzupełnienia: 4.01.2013 ANTENY PŁASKIE UHF 1. WSTĘP Kierunkowe anteny na pasmo UHF ( MHz) budowane są obecnie zwykle w układzie Yaga. Istotną ich wadą w niektórych aplikacjach, jest znaczny