автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Малогабаритные многослойные печатные антенны

ПАПИЛОВ Константин Борисович

МАЛОГАБАРИТНЫЕ МНОГОСЛОЙНЫЕ ПЕЧАТНЫЕ АНТЕННЫ

Специальность 05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

9 СЕН 2015

Москва-2015

005562О/О

005562026

Работа выполнена в лаборатории №113 «Электродинамики и композиционных сред и структур» Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Банков Сергей Евгеньевич, главный научный сотрудник ИРЭ РАН

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Петров Александр Сергеевич, главный научный сотрудник филиала ОАО «ОРКК» - «НИИ КП»; кандидат технических наук Грибанов Александр Николаевич, начальник сектора ОАО "НИИ Приборостроения им. В.В. Тихомирова"

Ведущая организация:

ОАО "ОКБ МЭИ"

Защита состоится 29 октября 2015 в 13:00 на заседании диссертационного совета Д212.157.05 при ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» по адресу: г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 17, аудитория А-402. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый совет ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» www.mpei.ru.

Автореферат разослан « ^ » йб-НГИХ^рХ 2015 года

Ученый секретарь диссертационного совета Д212Л51Ш кандидат технических наук ^Ц \pg\j)

Р.С. КУЛИКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Печатные антенны (ПА) активно исследуются, с середины XX века. Одновременно с появлением ПА возникла задача их миниатюризации, которая приобрела дополнительную актуальность в связи с интенсивным развитием мобильной аппаратуры. Такие устройства предъявляют жесткие требования к габаритным показателям качества (ПК), используемых в них антенн.

Уменьшение размеров антенны является противоречивым процессом, который неизбежно приводит к ухудшению других ПК: росту добротности и снижению коэффициента полезного действия (КПД). Известно соотношение между добротностью и размерами излучателя, получившее название критерия Чу. Это соотношение устанавливает потенциально достижимый предел миниатюризации антенны.

Особенностью проектирования ПА является очень большое количество известных конструкций ПА. При этом разные классы ПА находятся на разных стадиях их исследования и практического использования. Среди миниатюрных ПА можно выделить три класса технических решений: ПА классических форм, малогабаритные однослойные ПА и малогабаритные многослойные ПА. Наименее изученным классом ПА являются малогабаритные многослойные антенны, поскольку они были предложены сравнительно недавно и еще недостаточно исследованы.

Из множества ПА принято выделять ПА круговой поляризации, имеющие существенную специфику и большую практическую значимость. Важной задачей проектирования ПА круговой поляризации является выбор схемы ее возбуждения. Существование нескольких схем такого типа дополнительно увеличивает количество вариантов построения ПА.

Наличие большого числа технических решений остро ставит перед разработчиками задачи объективного сравнения и выбора вариантов в наибольшей. степени отвечающих конкретным требованиям технического задания. Указанные задачи невозможно решить без учета множества ПК.

Следует отметить, что до сих пор в данной области преимущественно развивались методы решения прямых задач анализа, когда по заданной совокупности параметров ПА определяется вектор ПК. В тоже время, задачи оптимизации, спптеза и сопоставления технических решений относятся к обратным задачам, методы решения которых в данной области техники развиты намного слабее.

Таким образом, можно сделать вывод об актуальности решения задач двух типов. Первая группа относится к исследованию новых конструкций ПА -многослойных малогабаритных антенн. Вторая группа связана с развитием методов оптимизации, синтеза параметров и сопоставления разных конструкций малогабаритных ПА с учетом совокупности ПК.

Цель исследования. Описанная выше ситуация определяет актуальность общей цели исследования, которая формулируется следующим образом: развитие методов инженерного проектирования малогабаритных ПА на основе учета множества ПК и исследования новых конструкций многослойных малогабаритных ПА.

Задачи исследования. Для достижения сформулированной выше цели исследования необходимо решить следующие частные задачи:

- провести исследование малогабаритных многослойных ПА;

- разработать методику векторной оптимизации ПА;

- разработать методику решения задачи параметрического синтеза ПА;

- применить разработанные методики оптимизации и синтеза к ПА линейной поляризации;

- применить разработанные методики оптимизации и синтеза к ПА круговой поляризации,

-применить разработанные методики оптимизации и синтеза к схемам возбуждения ПА круговой поляризации;

- провести сопоставление разных типов ПА линейной и круговой поляризации, а также схем их возбуждения по совокупности ПК;

-сформулировать рекомендации по использованию разных типов ПА, в том числе новых многослойных малогабаритных ПА.

Методы решения поставленных задач. Решение обратных задач невозможно без многократного решения прямых задач анализа ПА, которые относятся к граничным задачам электродинамики. В работе эти задачи решаются с использованием современных средств электродинамического моделирования, использующих численные методы решения уравнений Максвелла. В работе рассматриваются вопросы адаптации универсальных алгоритмов для анализа данного класса объектов, исследуется их сходимость и влияние на решение различных параметров модели.

В качестве методической основой для решения обратных задач в работе использовалась теория векторной оптимизации (ВО). При выполнении основной процедуры ВО - поиска множества нехудших (МНХ) решений использовался безусловный критерий предпочтения (БКП).

Также в работе применялись различные методы аппроксимации многомерных функций по их значениям в узловых точках.

Критически важные расчетные результаты проверялись экспериментально.

Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы определяется следующими полученными в ней оригинальными результатами:

- новыми результатами исследования многослойных ПА круговой поляризации, в том числе анализом спектра их основных собственных колебаний;

- методикой решения задач ВО и параметрического синтеза ПА линейной поляризации;

- методикой решение задач ВО и параметрического синтеза ПА круговой поляризации, а также схем возбуждения таких антенн;

- результатами сопоставления разных типов ПА друг с другом и с критерием Чу;

- результатами сопоставления схем возбуждения ПА круговой поляризации.

Практическая значимость. Практическая значимость диссертационной работы определяется следующими результатами:

- созданием алгоритма и программы, реализующей ВО и параметрический синтез класса ПА линейной поляризации;

- созданием алгоритма и программы, реализующей ВО и параметрический синтез класса ПА круговой поляризации в совокупности со схемой питания;

- разработанными и получившими практическое использование конструкциями малогабаритных многослойных ПА.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертации доложены на следующих конференциях:

1. 1П Всероссийской научно-технической конференции "Радиолокация и радиосвязь". 2009. Москва. ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН.

2. Международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов». Россия. Самара, 2008 г.

Публикации. По материалам диссертационной работы имеется 8 публикаций, в том числе 4 публикации в журналах из списка ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав и списка литературы. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, содержит 124 рисунка. Список литературы включает 41 наименование.

Положения, выносимые на защиту:

1. Построен спектр и разработаны модели основных собственных колебаний двухслойных малогабаритных двухслойных печатных антенн полоскового и щелевого типов, позволяющие решать задачи инженерного проектирования малогабаритных печатных антенн.

2. Разработана методика ВО и параметрического синтеза ПА линейной и круговой поляризаций с учетом двух ПК, а также схем возбуждения ПА круговой поляризации с учетом трех ПК, позволяющая решать прямые и

обратные задачи инженерного проектирования малогабаритных печатных антенн.

3. Двухслойная щелевая малогабаритная ПА круговой поляризации безусловно лучше двухслойной полосковой ПА и классической квадратной ПА в пространстве ПК добротность - площадь ПА и добротность - габаритные размеры ПА, а в пространстве ПК добротность - объем ПА двухслойная щелевая малогабаритная ПА конкурирует с классической квадратной ПА;

4. Четвертьволновые однослойная и двухслойные ПА безусловно лучше по двум ПК полуволновых однослойной и двухслойной ПА линейной поляризации.

5. Одноточечная схема возбуждения ПА круговой поляризации эквивалентна двухточечной схеме с реактивным делителем мощности по трем ПК и превосходит ее с учетом большей простоты конструкции.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлены результаты обзора литературы по теме диссертации, определяется предмет исследования, обосновываются цели и задачи работы, определяется структура диссертации.

В обзоре литературы рассмотрены различные конструкции ПА и методы их миниатюризации. Выделены три типа ПА: ПА классических форм, в которых единственным средством уменьшения размеров является увеличение проницаемости диэлектрической подложки, малогабаритные однослойные ПА, использующие для сокращения габаритов только изменение формы двумерного полоскового проводника и малогабаритные многослойные ПА, использующие изменения конструкции по всем трем координатам за счет увеличения числа слоев.

Во второй главе подробно рассмотрены малогабаритные многослойные ПА круговой поляризации. Интерес к ним обусловлен тем, что антенны этого типа предложены сравнительно недавно и исследованы недостаточно глубоко. В тоже время использованный в них оригинальный подход к миниатюризации

ПА представляет большой интерес. В диссертационной работе анализировались двухслойные антенны круговой поляризации. При этом рассматривались две основные модификации ПА: щелевая и полосковая, которые показаны на рис. 1 а,б.

а б

Рис. 1. Щелевая и полосковая ПА

Исследование многослойных ПА включает следующие этапы: качественный анализ собственных колебаний антенн с использованием метода симметрии, разработка приближенной модели ПА в виде эквивалентной схемы и ее применение для оптимизации антенны, численное исследование зависимостей ПК двухслойных ПА от их параметров, численное исследование возможностей подавления возбуждения паразитных колебаний полосковой ПА с помощью сложных схем возбуждения, оценка достоверности численной модели ПА.

Исследуемые ПА представляют собой структуры с двумя плоскостями симметрии. Поэтому их можно анализировать, вводя в соответствии с методом симметрии в указанные плоскости виртуальные электрические и магнитные стенки. Получаемые при этом парциальные структуры можно относительно просто анализировать качественно. В общем случае в обоих ПА могут существовать колебания НЕ,ЕН,НН и ЕЕ типов. Индекс Е соответствует размещению в выделенной плоскости электрической стенки, а индекс Н магнитной. Колебания НЕ и ЕН типов являются рабочими колебаниями, излучающими волны ортогональных линейных поляризаций. Колебания НН и ЕЕ типов являются паразитными колебаниями. Учитывая, что узкие щели в

полосковых проводниках влияют только на поперечные относительно их осей

токи, делается вывод о том, что в щелевой ПА паразитные колебания имеют

частоты, сильно отличающиеся от резонансных частот рабочих колебаний. В

полосковой ПА колебание ЕЕ типа может иметь частоту близкую к частоте

основных колебаний.

Для собственных колебаний ПА предложены модели в виде

эквивалентных схем, которые позволяют на качественном уровне

анализировать и оптимизировать ПА. С помощью указанных эквивалентных

схем рассмотрена возможность уменьшения размеров ПА путем выбора

толщин и диэлектрических проницаемостей слоев.

70 вг.

МГц

50 40 30 20 10 0.

4

Рис. 2

И. мм 8

45

3, ММ

35 30 25 20 15 10 5 0

4 И, ММ Рис. 3

На следующем этапе проводились численные исследования ПА. Они имели следующие цели: исследование зависимости добротности ПА от ее параметров и исследование возможностей отстройки паразитных колебаний полосковой ПА от рабочих колебаний, а также их подавления с помощью различных схем возбуждения.

На рис. 2 и 3 показаны типичные зависимости ширины полосы пропускания полосковой ПА 5/ и ее резонансного размера а от высоты А. Кривые 1-4 получены для диэлектрической проницаемости подложки ПА е=1,4,10,16. Расчеты проводились при условии отсутствия тепловых потерь.

Численные исследования показали ограниченные возможности борьбы с паразитным колебанием в полосковой ПА. Применение сложных

9

многоэлементных схем возбуждения (см. рис. 4) не приводит к подавлению ЕЕ колебания, которое при этом имеет частоту достаточно близкую к частоте рабочего ЕН колебания, как это видно из рис. 5. На основании проведенного качественного и численного анализа двухслойных ПА был сделан вывод о преимуществе щелевой ПА.

В заключительном разделе второй главы рассматривались вопросы выбора параметров численного решения и его соответствия результатам измерений. Для этого был проведен ряд численных и натурных экспериментов по определению характеристик полуволновой ПА. На основании сравнения результатов экспериментов были выработаны рекомендации по выбору параметров сетки разбиений численной модели, по выбору положения виртуальных границ излучения и по выбору размеров металлического экрана, на котором размещалась ПА.

В третьей главе рассмотрены процедуры ВО и синтеза ПА линейной и круговой поляризации. Технические объекты в рамках теории ВО описываются с помощью стандартных параметров - ПК: К\...Км. Их часто объединяют в вектор ПК - К. ПК должен быть неотрицательной величиной, которая монотонно уменьшается при улучшении качества ПА.

18 Ь ГГц

Рис. 4

Рис. 5

В работе использовалось описание ПА двумя ПК: К^С), где С> -добротность ПА и К2, который характеризует размеры антенны. Рассматривались три различные формулировки ПК Кг. максимальный габаритный размер й, объем V и площадь 5.

Технические решения, удовлетворяющие всем ограничениям, накладываемым на параметры устройства х\...хм, представляют часть полного множества решений, которая получила название множества строго допустимых (МСД). Сравнение технических решений происходит в пределах МСД. Особенность процедуры ВО состоит в том, что она дает в пространстве ПК множество оптимальных решений, которое получило название множества нехудших (МНХ) решений. При этом МНХ является частью МСД, Формирование МНХ является основной целью ВО.

Первый этап ВО - формирование МСД. В данной работе эта задача решалась в несколько шагов. Рассмотрим их на примере ПА линейной поляризации. На первом шаге рассчитывались ПК ПА, соответствующие разным значениям параметров, которые варьировались в ограниченных пределах: 1<£<16, 2</г<8, 10<6<30, где е - диэлектрическая проницаемость подложки, И - высота ПА, Ь - ширина ПА. Длина ПА а выбиралась из условия настройки ПА на заданную частоту /0. Для сравнения было выбрано четыре типа ПА линейной поляризации: полуволновая, четвертьволновая, полуволновая свернутая и четвертьволновая свернутая. Они показаны соответственно на рис. 4 а-г.

а а а а

а б в г

Рис. 4. Исследованные ПА линейной поляризации И

Расчеты ПК производились в системе электродинамического моделирования СвТ В силу больших временных затрат на настройку

каждого варианта ПА расчеты проводились с редкой сеткой. Всего было рассчитано 144 варианта.

На следующем шаге использовалась процедура аппроксимации функций К\у{х\...х1) кубическими сплайнами. Далее МСД подвергалось вторичной дискретизации с более мелким шагом. Число точек по каждому параметру ¡=1,2,3 было взято равным десяти.

Для построения МНХ использовался безусловный критерий предпочтения. Этот критерий позволяет решать в пространстве нескольких ПК вопрос о сравнении технических решений. На рис. 5 показан пример МНХ (жирные точки) в составе МСД для полуволновой ПА. Видно, что МНХ является левой нижней границей МСД.

300 200

100

/V* ш 1 )

300 200 100

к.

10Ш

2,1' мн а

300 К, 200

2000

К21'мм 2 б

3000

100

» Ч . щ

1-10 2-10 в

Рис. 5. МСД и МНХ полуволновой ПА

Данная процедура поиска МНХ применялась также к ПА круговой поляризации, в число которых были включены двухслойные полосковая и щелевая ПА (см. рис. 1) и классическая квадратная ПА.

На следующем этапе полученные МНХ для разных конструкций ПА сравнивались графически в пространстве ПК. Данная процедура для ПА линейной поляризации поясняется на рис. 6 а. Кривые 1-4 соответствуют ПА на рис. 4 а - г, а кривая 5 критерию Чу. Анализ МНХ позволяет сделать неожиданный вывод, справедливый для всех формулировок ПК К2, характеризующего размеры ПА. Полуволновая и полуволновая свернутая ПА безусловно хуже четвертьволновых ПА. Преимущество четвертьволновых ПА особенно велико в области низких добротностей и больших объемов. В работе предложено объяснение полученного относительно неожиданного результата, основанное на известной модели ПА в виде нитей магнитных токов. Из нее следует, что в области больших объемов ПА, когда ее проницаемость стремится к единице, мощность излучения полуволновой ПА падает, а четвертьволновой остается неизменной.

Рис. 6. МНХ разных типов ПА линейной (а) и круговой (б) поляризации Такое поведение обусловлено тем, что модель полуволновой ПА содержит две нити тока, излучение которых гасится в некоторых направлениях при е близких к единице. Модель четвертьволновой ПА имеет одну нить тока. Поэтому эффект компенсации излучения в ней отсутствует.

На рис. 6 б показаны результаты сопоставления ПА круговой поляризации. Из них видно, что полосковая двухслойная ПА (кривая 3) проигрывает щелевой двухслойной ПА (кривая 2) и квадратной ПА (кривая 1), Конкурирующими вариантами являются квадратная и двухслойная щелевая ПА. При этом щелевая ПА превосходит квадратную ПА в области малых объемов. Следует также отметить, что при других формулировках ПК К2 щелевая ПА также оказывается лучше полосковой, а ее преимущество перед квадратной ПА значительно усиливается.

Сравнение ПА с излучателем Чу позволяет определить возможности улучшения ПК ПА, ограниченные только физическими факторами. Указанному излучателю на рис. 6 а соответствует кривая 5, и кривая 4 на рис. б б. Из рис. 6 а,б видно, что имеются большие резервы для улучшения особенно ПА круговой поляризации.

На следующем этапе в работе рассматривалось процедура параметрического синтеза ПА. Следует отметить принципиальную важность знания МНХ для корректной постановки указанной задачи, которая обычно формулируется как задача определения вектора параметров по заданному

вектору ПК . Принадлежность вектора Ко МНХ позволяет избежать некорректных постановок задачи синтеза, среди которых задание нереализуемого и безусловно худшего вектора ПК.

С учетом указанного фактора синтез устройства сводится к отображению МНХ в пространство параметров. Указанное преобразование не вызывает трудностей, так как в результате ВО мы имеем однозначное соответствие между ПК нехудших решений и их параметрами. На рис. 8 показаны типичные зависимости параметров четвертьволновой ПА от ее ПК - объема. Исходные зависимости (кривые 1), получаемые при отображении МНХ имеют изрезанный характер и неудобны для практического использования. Вместо них в работе использовались аппроксимирующие функции, которые сильно сглаживают исходные кривые 1 (см. кривые 2). При этом замена исходных зависимостей сглаженными не приводит к существенным изменениям в МНХ.

Рис. 8. Зависимость параметров четвертьволновой ПА от ее объема В работе была создана специальная программа в среде МаШСаё, осуществляющая расчет МНХ и параметрический синтез для всех видов ПА линейной и круговой поляризаций при всех формулировках ПК.

В четвертой главе рассматриваются оптимизация и синтез схем питания ПА круговой поляризации. Схема питания в общем случае (см. рис. 7 а-г) состоит из многоканального делителя мощности (МДМ) и элементов возбуждения. Количество элементов возбуждения может меняться от одного до четырех. Для нормального функционирования соответствующая ей ПА должна иметь прямоугольную форму так, чтобы резонансные частоты ортогональных колебаний отличались друг от друга.

Схемы питания отличаются не только числом элементов возбуждения, но и типом МДМ. Рассматривались реактивные и балансные делители мощности (РДМ и БДМ). БДМ отличается от РДМ наличием поглощающих элементов, обеспечивающих развязку и согласование боковых плеч МДМ.

Для сопоставления ПА с разными схемами питания по совокупности показателей ПК использовалась методика ВО, изложенная в главе 3.

Рис. 7. ПА с разными схемами возбуждения

ПА описывались тремя ПК: - ПК К^/о/А/ имеет смысл эквивалентной добротности устройства, К2 - максимальные потери мощности ПА в полосе частот выраженные в децибелах, Кз - максимальный коэффициент эллиптичности (КЭ) ПА в полосе А/, выраженный в децибелах.

На первом этапе ВО проводилось сравнение антенн с двух и четырехэлементными схемами (рис. 7 а-г), а также рассматривалась ПА с двухэлементной схемой и пассивным короткозамыкающим штырем в центре антенны (см. рис. 8 а). Поскольку смысл увеличения числа элементов питания состоит исключительно в повышении КЭ, то сравнение проводилось по одному указанному ПК Кз. Численные расчеты показали, что увеличение числа элементов возбуждения значительно улучшает поляризационные характеристики ПА без пассивного штыря и незначительно у ПА с пассивным штырем. Таким образом, можно сделать вывод о том, что в большинстве случаев двухэлементная схема в сочетании с пассивным штырем предпочтительнее четырехэлементной, так как она существенно проще ее и незначительно проигрывает по КЭ. Поэтому далее четырехэлементные схемы были исключены из анализа.

На втором этапе сравнение ПА круговой поляризации с разными схемами питания проводилось по совокупности трех ПК. Второй этап выполнялся по методике описанной в главе 3, включающей в себя построение МСД и МНХ. При построении указанных множеств использовалась упрощенная резонаторная модель полуволновой ПА. Полученные МНХ для ПА с одним элементом возбуждения, а также с двухэлементными схемами с РДМ и БДМ показаны соответственно на рис. 9 а-в. Во всех случаях МНХ представляет собой пространственную кривую. В силу того, что схема с БДМ имеет идеальную развязку боковых плеч, то колебания ПА возбуждаются независимо друг от друга с требуемыми соотношениями амплитуд и фаз. По этой причине коэффициент эллиптичности такой ПА всегда равен единице, а МНХ схемы с БДМ лежит в плоскости К) = О (рис. 9 в).

а б в

Рис. 9. МНХ в пространстве трех ПК Из рис. 9 а,б видно, что одноэлементная схема практически эквивалентна двухэлементной схеме с РДМ по трем ПК. Поскольку конструктивно одноэлементная схема намного проще двухэлементной, то она является предпочтительным техническим решением. Таким образом, сопоставление МНХ приводит к выводу, что конкурирующими схемами питания ПА с пассивным штырем являются одноэлементная и двухэлементная с БДМ. В пространстве трех ПК обе схемы являются нехудшими, так как схема с БДМ превосходит одноэлементную схему по эллиптичности, но уступает ей по полосе частот и КУ. На заключительном этапе исследования и оптимизации схем возбуждения ПА решалась задача их синтеза, то есть отображения МНХ в пространство параметров.

В пятой главе представлены результаты практической реализации многослойных ПА и их экспериментального исследования. На первом этапе сопоставлялись две ПА круговой поляризации с воздушным заполнением: щелевая двухслойная (рис. 9 а) и полуволновая.

Сравнивались их габариты, добротность и КПД. На рис. 9 б показаны АЧХ коэффициентов передачи из исследуемых ПА в тестовую антенну. Из рис. 9 б видно, что полуволновая ПА превосходит щелевую двухслойную ПА по максимальному значению коэффициента передачи на 3.4 дБ.

1,48 1,56 1,64 1,72 Частота, ГГц

а б

Рис. 9. Щелевая двухслойная (а) ПА и ее характеристики (б) Это объясняется тем, что благодаря большим размерам полуволновая ПА имеет более высокий КУ. Данное утверждение подтверждается численным моделированием ПА. При этом значения КПД обоих антенн отличаются незначительно. Полуволновая ПА имеет ширину полосы в 10%, а свернутая ПА - 2.5%. По объему щелевая ПА меньше полуволновой в 13 раз. Таким образом, по произведение объема на добротность у щелевой ПА в 3.25 раза меньше, чем у полуволновой ПА, что подтверждает эффективность использования многослойных ПА.

На следующем этапе рассматривается применение двухслойной полосковой ПА в составе двухдиапазонной антенны (рис. 10 а). Антенна представляет собой многослойную конструкцию, где верхний слой это полуволновая ПА с одноточечным питанием, а следующие два слоя образуют полосковую ПА. Двухслойная ПА в составе двухдиапазонной антенны отвечает за функционирование антенны на частоте 121 МГц.

108 116 124 Частота, МГц

а б

Рис. 10. Двухдиапазонная антенна (а), КСВ двухслойной ПА (б)

Частотная зависимость КСВ антенны в нижнем диапазоне частот показана на рис. 10 б. Она имеет двугорбую форму, так как ПА возбуждалась по одноточечной схеме, которая описана в 4 главе. Данная ПА является примером комбинации двух методов уменьшения габаритов ПА: двухслойной конструкции и материалов с высокой проницаемостью. Полосковая двухслойная ПА, выполненная на диэлектрике ФЛАН-10 с е= 10 имеет габаритные размеры 140x140x16 мм, при длине волны в 2.5 м. Данная двухдиапазонная антенна нашла применение в разработке МКБ «Компас», что подтверждено актом внедрения.

а б

Рис. 11. Щелевая двухслойная ПА (а) и ее КСВ (б)

Также нашла практическое применение в разработках МКБ Компас щелевая двухслойная ПА. Отличительной ее особенностью, является возможность исключения диэлектрической подложки, что существенно для работы в условиях высоких температур. На основе щелевой ПА был изготовлен действующий макет (см. рис. 11 а,б). Результатами измерения характеристик макета была подтверждена возможность его применения вплоть до температур 600° С.

Основные публикации по теме диссертации

1. Банков С.Е., Давыдов А.Г., Курушин A.A., Папилов К.Б. Проектирование микрополосковой антенны с учетом тепловых потерь // VII МНПС «Физика и технические приложения волновых процессов». Россия. Самара, 15-21 сентября 2008 г. С.205-206.

2. Банков С.Е., Давыдов А.Г., Курушин A.A., Папилов К.Б. Проектирование микрополосковой антенны с учетом тепловых потерь // Современная электроника. 2008. №8. С.48-54.

3. Банков С.Е., Папилов К.Б. Оптимизация и сопоставление малогабаритных печатных антенн по совокупности показателей качества // III Всероссийская НТК «Радиолокация и связь». Москва. 2009. Т.1. С. 57-61.

4. Банков С.Е., Давыдов А.Г., Папилов К.Б. Сопоставление печатных антенн круговой поляризации с разными схемами питания. // Журнал радиоэлектроники. 2010. №3.

5. Банков С.Е., Давыдов А.Г., Папилов К.Б. Малогабаритные печатные антенны круговой поляризации // Журнал радиоэлектроники. 2010. №8.

6. Папилов К.Б. Численный апализ микрополосковых печатных антенн//Журнал радиоэлектроники. 2011. №4.

7. Папилов К.Б. Проектирование микрополосковых антенн систем спутниковой навигации // EDA Express. 2007. № 15. С.

8. Банков С. Е., Папилов К. Б. Оптимизация и сопоставление малогабаритных печатных антенн по совокупности показателей качества // Радиотехника и электроника. 2011, Т. 56, № 5, С. 622-632.

Подписано в печать 06■ зак__тир._рп_

Типография Издательства МЭИ, Красноказарменная ул.,д.13