Характеристики направленности круглой сканирующей апертуры

In this paper explicit analytical expressions are derived which describe basic directional characteristics of circular scanning aperture: radiation pattern for different kinds of amplitude distribution, beamwidth, part of radiated power contained in the main lobe, directivity. Consideration is based on the theory of continuous ring radiator within the scalar approximationВ данной статье приведены явные аналитические выражения, описывающие основные характеристики направленности круглой сканирующей апертуры: диаграмма направленности для различных видов амплитудного распределения, ширина главного лепестка, часть излучаемой мощности, содержащейся в главном лепестке, коэффициент направленного действия. Рассмотрение основано на теории непрерывного кольцевого излучателя в скалярном приближени

АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЬЦЕВОЙ ПЕЛЕНГАТОРНОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

This paper considers circular antenna arrays comprised of symmetrical dipole radiators applied in communication, navigation and monitoring systems. Despite their widespread use, a number of significant issues is underinvestigated. Among them are frequency dependence of the antenna factor (the ratio of the electric field intensity module to the voltage amplitude at the load connected to the output terminals) of the circular antenna array elements in the correct electrodynamic setting. The purpose of this paper is to analyse the antenna factor frequency dependence of a single dipole antenna with different geometry and load both in free space and as circular antenna element. The estimation of phase difference error between the circular antenna array elements caused by their cross coupling is also of interest.Specific expressions are obtained for the antenna factor of the dipole antenna for single-mode and three-mode approximations. The limits of their applicability in frequency band are considered. The solution to the coupled integral equations is obtained using the Galerkin method with piecewise sinusoidal current distribution and with an arbitrary number of basis functions for eight- and four-element circular antenna array. This solution may be generalized to an arbitrary number of circular antenna array elements. It is demonstrated that to improve the antenna factor frequency dependence it is advisable to use dipole antennas with high-resistance load, as well as with large diameter. Phase errors for different circular antenna array element signals are considered with respect to the reference element. The dependence of these phase errors on the circular antenna array geometry is presented. It is concluded that there are significant oscillations of the antenna factor when the dipole is the part of the circular antenna array. They are caused by cross coupling between the circular antenna array elements, which significantly depend on the element spacing. The results presented may be of interest to phase direction finder development engineers.Кольцевые антенные решетки (КАР), выполненные из симметричных вибраторных излучателей, широко используются в системах связи, навигации и мониторинга. Несмотря на их широкое применение, ряд существенных моментов исследован недостаточно. К ним следует отнести анализ частотной зависимости антенного фактора (АФ) (отношения модуля напряженности электрического поля к амплитуде напряжения на нагрузке, подключенной к выходным зажимам) элементов КАР в корректной электродинамической постановке. Целью статьи является анализ частотной зависимости АФ одиночной симметричной вибраторной антенны (СВА) при разных геометрии и характере нагрузки как в свободном пространстве, так и в составе КАР, а также оценка погрешности определения разности фаз между ее элементами, обусловленной учетом взаимного влияния элементов. С применением математической модели, основанной на системе связанных интегральных уравнений (СИУ), выполнен анализ частотной зависимости АФ одиночной СВА, получены конкретные аналитические выражения для АФ одиночной СВА в одно- и трехмодовом приближениях, указаны границы их применимости в полосе частот. Решение СИУ получено методом Галеркина в кусочно-синусоидальном базисе при произвольном числе базисных функций для восьми- и четырехэлементных КАР. Решение может быть обобщено на произвольное количество элементов в составе КАР. Показано, что для улучшения частотной зависимости АФ целесообразно использовать СВА с высокоомной нагрузкой, а также с большим диаметром. Рассмотрены фазовые ошибки относительно выбранного опорного излучателя в разных элементах КАР для сигналов, наводимых внешним падающим полем плоской волны. Обнаружено наличие существенных осцилляций в частотной зависимости АФ и фазовой ошибки, обусловленных взаимным влиянием излучателей, которые существенно зависят от расстояния между элементами. Приведенные результаты могут представлять интерес для разработчиков фазовых пеленгаторов

PERFORMANCE ANALYSIS FOR DIRECTION-FINDING CIRCULAR ANTENNA ARRAY

This paper considers circular antenna arrays comprised of symmetrical dipole radiators applied in communication, navigation and monitoring systems. Despite their widespread use, a number of significant issues is underinvestigated. Among them are frequency dependence of the antenna factor (the ratio of the electric field intensity module to the voltage amplitude at the load connected to the output terminals) of the circular antenna array elements in the correct electrodynamic setting. The purpose of this paper is to analyse the antenna factor frequency dependence of a single dipole antenna with different geometry and load both in free space and as circular antenna element. The estimation of phase difference error between the circular antenna array elements caused by their cross coupling is also of interest.Specific expressions are obtained for the antenna factor of the dipole antenna for single-mode and three-mode approximations. The limits of their applicability in frequency band are considered. The solution to the coupled integral equations is obtained using the Galerkin method with piecewise sinusoidal current distribution and with an arbitrary number of basis functions for eight- and four-element circular antenna array. This solution may be generalized to an arbitrary number of circular antenna array elements. It is demonstrated that to improve the antenna factor frequency dependence it is advisable to use dipole antennas with high-resistance load, as well as with large diameter. Phase errors for different circular antenna array element signals are considered with respect to the reference element. The dependence of these phase errors on the circular antenna array geometry is presented. It is concluded that there are significant oscillations of the antenna factor when the dipole is the part of the circular antenna array. They are caused by cross coupling between the circular antenna array elements, which significantly depend on the element spacing. The results presented may be of interest to phase direction finder development engineers

Антенные решетки на поверхностях вращения

In this paper explicit analytical expressions are derived which describe radiation pattern of multi ring antenna array and multi ring continuous radiator allocated on an arbitrary surface of revolution. Radiation patterns of semi-spherical, conical and hyperbolical antenna arrays are shownВ данной статье приведены явные аналитические выражения, описывающие диаграммы направленности многокольцевой антенной решетки и многокольцевого непрерывного излучателя, расположенных на произвольной поверхности вращения. Показаны диаграммы направленности полусферической, конической и гиперболической антенных решето

Характеристики направленности круглой сканирующей апертуры

In this paper explicit analytical expressions are derived which describe basic directional characteristics of circular scanning aperture: radiation pattern for different kinds of amplitude distribution, beamwidth, part of radiated power contained in the main lobe, directivity. Consideration is based on the theory of continuous ring radiator within the scalar approximationВ данной статье приведены явные аналитические выражения, описывающие основные характеристики направленности круглой сканирующей апертуры: диаграмма направленности для различных видов амплитудного распределения, ширина главного лепестка, часть излучаемой мощности, содержащейся в главном лепестке, коэффициент направленного действия. Рассмотрение основано на теории непрерывного кольцевого излучателя в скалярном приближени

Антенные решетки на поверхностях вращения

In this paper explicit analytical expressions are derived which describe radiation pattern of multi ring antenna array and multi ring continuous radiator allocated on an arbitrary surface of revolution. Radiation patterns of semi-spherical, conical and hyperbolical antenna arrays are shownВ данной статье приведены явные аналитические выражения, описывающие диаграммы направленности многокольцевой антенной решетки и многокольцевого непрерывного излучателя, расположенных на произвольной поверхности вращения. Показаны диаграммы направленности полусферической, конической и гиперболической антенных решето

Reflectarray and Transmitarray Development Experience

Рассмотрены антенные решетки с квазиоптическим типом питания, являющиеся удобной заменой традиционных зеркальных и линзовых антенн. Произведен анализ элементов решеток, рассмотрены принципы построения, описан алгоритм синтеза. Произведено моделирование отражательных и проходных антенных решеток. Созданы экспериментальные образцы антенных решеток для сетей беспроводной передачи данных Wi-MAX, проведено их экспериментальное исследование и сравнение расчетных данных с измеренными. Сделаны выводы о возможностях проектирования, изготовления и применения антенных решеток с квазиоптическим типом питания.Antenna arrays with quasi-optical type of feeding are discussed, which are useful replacement of conventional mirror and lens antennas. Array cells analysis is made, principles of construction are considered, synthesizes algorithm is described. Reflectarray and transmitarray simulation are made. Reflectarray and transmitarray experimental prototypes for Wi-MAX wireless communication networks are built. Experimental research and comparison with simulated data are performed. Conclusions about development, production and application abilities of antenna arrays with quasioptical type of feeding are made

Reflectarray and Transmitarray Development Experience

Рассмотрены антенные решетки с квазиоптическим типом питания, являющиеся удобной заменой традиционных зеркальных и линзовых антенн. Произведен анализ элементов решеток, рассмотрены принципы построения, описан алгоритм синтеза. Произведено моделирование отражательных и проходных антенных решеток. Созданы экспериментальные образцы антенных решеток для сетей беспроводной передачи данных Wi-MAX, проведено их экспериментальное исследование и сравнение расчетных данных с измеренными. Сделаны выводы о возможностях проектирования, изготовления и применения антенных решеток с квазиоптическим типом питания.Antenna arrays with quasi-optical type of feeding are discussed, which are useful replacement of conventional mirror and lens antennas. Array cells analysis is made, principles of construction are considered, synthesizes algorithm is described. Reflectarray and transmitarray simulation are made. Reflectarray and transmitarray experimental prototypes for Wi-MAX wireless communication networks are built. Experimental research and comparison with simulated data are performed. Conclusions about development, production and application abilities of antenna arrays with quasioptical type of feeding are made