Исследование характеристик сферических резонаторных антенн малых электрических размеров

• Автор: Князев, Николай Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Решение задачи об излучении кольцевой щели на сфере
1.1 Классическое решение Стреттона и Чу
1.2 Численные результаты
Выводы по главе
2 Метод тензорной функции Грина при решении задачи об излучении кольцевой щели на сфере. Многослойное укрытие излучающей щели
2.1 Тензоры Грина
2.2 Кольцевая щель на сфере под многослойной диэлектрической
оболочкой
Выводы по главе
3 Решение внутренней задачи
3.1 Метод частичных областей - эквивалентных токов
3.2 Определение параметров излучающего резонатора
3.3 Асимптотические формулы для параметров резонатора
с учетом его малых размеров
Выводы по главе
4 Входное сопротивление нагруженного щелью резонатора.
Численные и экспериментальные результаты
4.1 Характеристики антенны с воздушным заполнением резонатора
4.2 Характеристики антенны с резонатором, заполненным
диэлектриком
4.3 Влияние многослойной диэлектрической оболочки на
характеристики антенны
4.4 Экспериментальные результаты
4.5 Результаты моделирования в среде Ашой НГ88
Выводы по главе

5 Перспективы использования метаматериалов для уменьшения размеров антенны
5.1 Основные свойства и классификация метаматериалов
5.2 Применение метаматериала внутри резонатора
5.3 Применение оболочки из метаматериала
Выводы по главе
Заключение
Список литературы:
Введение
В современных радиотехнических системах наблюдаются тенденции к миниатюризации устройств. Это связано с прогрессом в области мобильных средств связи и возрастающим проникновением телекоммуникационных устройств в повседневную жизнь общества. В связи с этим актуальной задачей является улучшение массогабаритных характеристик элементов и узлов радиоаппаратуры. Эти же проблемы возникают и при создании антенн для летательных аппаратов, в том числе и беспилотных, технологии производства которых бурно развиваются в последнее время. Кроме того, здесь выдвигаются также жесткие требования к аэродинамическим характеристикам антенн.
Совершенствование элементной базы в последние десятилетия привело к уменьшению габаритов устройств и увеличению плотности компонентов внутри них. Однако это касается в основном частей радиоаппаратуры, размеры которых мало зависят от рабочей частоты.
Наиболее сложно подвергаются миниатюризации антенны и устройства СВЧ, так как их размеры определяются длиной волны. Так, при уменьшении электрических размеров антенн неизбежно возникает вопрос об эффективности и согласовании с линией питания, что не позволяет добиться высокого КПД для подобных излучателей в частотной полосе их использования, поскольку существуют теоремы, связывающие размеры антенны с широкополосностью [1,2].
Одной из причин низкой эффективности электрически малых антенн является запасенная в ближней зоне реактивная энергия. Например, для диполя Герца отношение запасенной и излученной энергии определяется формулой Родригеса [3]:

Рис. 2.13 Кольцевая щель на полусфере, расположенной над экраном
В этом случае четные члены ряда в выражении для компоненты тензорной функции Грина Г22фф (2.4) обращаются в ноль (так как для
четных п Рп(соз90 | = 0), что эквивалентно добавлению корректирующего 1 + (-1)"+1 в общее решение:
множителя
?’ кп
2п +1

4п п(п +1) д?л(созв') §п(гУ)
5Р (соэе)

(2.22)

Тогда
Iм ~2в +
220„.1И(И + 1)
71 2/7 +
°гпс=2.
П Д 2/7 +
В. =
г0и=1п(и + 1)
20гг=п{п + 1) 1+(-1 )"+1
1+(-1)"+1 1+(-1)"+1

К(оа)Г
(2.24)
М2 к (*0 а)/п (к0а) + ( УК (У ) (225)
К(к0о) |
На рис. 2.14 представлены графики зависимости активной и реактивной частей внешней проводимости от к0а при Д = 1,3,5° и 0О = 45 , а на рис. 2.15 при А -1,3,5° и 0О