Анализ конструкций широкополосных рупорных антенн на основе антенны Вивальди

A. N. Korotkov, A. N. Lozhkin

Аннотация


В работе проводится обзор текущего состояния области разработки широкополосных рупорных антенн. Основными конструктивными особенностями большинства антенн такого типа является наличие двух согласующих ребер, встроенных в апертуру после некоторого прямого участка. Во многих работах преобладают различные формы рупоров, стандартными для самого популярного диапазона рабочих частот 1–18 ГГц являются пирамидальный и рупор с периодичными боковыми стенками. Коаксиально-волноводный переход (КВП) имеет множество конструкций и является очень важным элементов всех конструкций антенн. Стандартная конструкция КВП и резонансной камеры — это прямоугольная полость, внутрь которой вставляются два согласующих ребра, образуя Н-образный волновод, данная конструкция не является популярной, так как не обладает широкой полосой рабочих частот, а также отрицательно влияет на вид диаграммы направленности. Внутри рупора, часто в промежутке между согласующими ребрами, на их концах, можно увидеть разнообразные линзы, которые улучшают вид диаграмм направленности в высокочастотном диапазоне. Выявлена зависимость, связанная с тем, что нестандартные структуры (со встроенными внутрь согласующими элементами) резонансной камеры обычно имеют более широкую полосу рабочих частот, при этом, как было выяснено, также на нее сильно влияет, но в меньшей степени, конструкция согласующих ребер и конструкция самого рупора.

Ключевые слова


широкополосная рупорная антенна; согласующие ребра; КВП; диаграмма направленности; резонансная камера; линза; рупор

Полный текст:

PDF (English)

Литература


Chakrabarti S. Design and Development of a 1–18 GHz Double-Ridged Horn Antenna with Improved Patterns. In: 2018 15th International Conference on ElectroMagnetic Interference & Compatibility (INCEMIC). 13–16 November 2018. Bengaluru, India. IEEE; 2019. Pp. 1–4. DOI: 10.1109/INCEMIC.2018.8704562

Turk A. S., Keskin A. K. Partially Dielectric-Loaded Ridged Horn Antenna Design for Ultrawideband Gain and Radiation Performance Enhancement. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2012;11:921–924. DOI: 10.1109/LAWP.2012.2211071

Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., Bobkov N. I. Compact feed horn of multipath ultrawideband reflector antenna. In: 2013 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA). 09–13 September 2013. Turin, Italy. IEEE; 2013. Pp. 18–21. doi: 10.1109/ICEAA.2013.6632179

Jacobs B., Odendaal J. W., Joubert J. An Improved Design for a 1–18 GHz Double-Ridged Guide Horn Antenna. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012;60(9):4110–4118. DOI: 10.1109/TAP.2012.2207043

Lin T.-C., Lee C.-H., Dong J.-L., Chiu C.-N., Lin D.-B., Lin H.-P. A new uniformity-enhanced double ridged horn antenna for radiated susceptibility test from 1 GHz to 18 GHz. In: 2018 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC). 14–18 May 2018. Suntec City, Singapore. IEEE; 2018. Pp. 264–267. DOI: 10.1109/ISEMC.2018.8393779

Bruns C., Leuchtmann P., Vahldieck R. Comprehensive analysis and simulation of a 1–18 GHz broadband parabolic reflector horn antenna system. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2003;51(6):1418–1422. DOI: 10.1109/TAP.2003.812236

Jacobs B., Odendaal J. W., Joubert J. Modelling manufacturing tolerances in 1–18 GHz double-ridged horn antennas. In: 2009 European Microwave Conference (EuMC). 29 September 2009–01 October 2009. Rome, Italy. IEEE; 2009. Pp. 1484–1487. DOI: 10.23919/EUMC.2009.5296153

Farid Shah M., Ayshathul Fouzia A. Design and analysis of multiple ridge waveguide for wideband application. In: 2014 IEEE International Conference on Advanced Communications, Control and Computing Technologies. 08–10 May 2014. Ramanathapuram, India. IEEE; 2015. Pp. 886–890. doi: 10.1109/ICACCCT.2014.7019221

Калиничев В. И., Калошин В. А. Исследование рупорного излучателя Н-образного сечения. Журнал радиоэлектроники. 2007;(10). URL: http://jre.cplire.ru/jre/oct07/index_e.html (дата обращения 14.02.2024)

Ghorbani M., Khaleghi A. Double ridged horn antenna designs for wideband applications. In: 2011 19th Iranian Conference on Electrical Engineering. 17–19 May 2011. Tehran, Iran. IEEE; 2011. Pp. 1–4. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/5955679 (accessed 14 February 2024)

Hradecky Z., Mazanek M., Korinek T. Double ridged structures mode study for broadband antennas design. In: 2006 First European Conference on Antennas and Propagation. 06–10 November 2006. Nice, France. IEEE; 2006. Pp. 1–6. DOI: 10.1109/EUCAP.2006.4584711

Puri M., Mishra P. K., Dhanik S. S., Khubchandani H. Design and simulation of double ridged horn antenna operating for UWB applications. In: 2013 Annual IEEE India Conference (INDICON). 13–15 December 2013. Mumbai, India. IEEE; 2014. Pp. 1–6. DOI: 10.1109/INDCON.2013.6725860

Jacobs B., Odendaal J. W., Joubert J. Compact 0.5–18 GHz double-ridged guide horn antenna. IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2021; 5(4):427–440. DOI: 10.1049/mia2.12058

Tenigeer, Zhang N., Qiu J.-H., Zhang P.-Y., Zhang Y. Design of a novel broadband EMC double ridged guide horn antenna. Progress In Electromagnetics Research C. 2013;39:225–236. DOI: 10.2528/PIERC13032803

Kuroptev P. D., Levyakov V. V., Fateev A. V. Modified 0.6–50 GHz ultra-wideband double-ridged horn antenna design for parameters improvement. In: 2017 47th European Microwave Conference (EuMC). 10–12 October 2017. Nuremberg, Germany. IEEE; 2017. Pp. 1313–1316. DOI: 10.23919/EuMC.2017.8231093

Куроптев П. Д., Левяков В. В., Фатеев А. В. Широкополосная рупорная антенна диапазона 0,8–30 ГГц. Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2016;19(2):23–27. DOI: 10.21293/1818-0442-2016-19-2-23-27

He Y., Zhao X., Zhao L., Fan Z., Wang J.-K., Zhang L., et al. Design of Broadband Double-Ridge Horn Antenna for Millimeter-Wave Applications. IEEE Access. 2021;9:118919–118926. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3107914

Shen Z., Feng C. A new dual-polarized broadband horn antenna. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2005;4:270–273. DOI: 10.1109/LAWP.2005.852998

Wang C., Li E., Zhang Y., Guo G. Ridged Horn Antenna With Adjustable Metallic Grid Sidewalls and Cross-Shaped Back Cavity. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2016;15:1221–1225. DOI: 10.1109/LAWP.2015.2502578

Mirzaee M., Mirbeik-Sabzevari A., Tavassolian N. 10 GHz 100 GHz Compact Double-Ridge Horn Antenna for Ultra-Wideband Millimeter-Wave Biomedical Imaging Applications. In: 2020 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and North American Radio Science Meeting. 05–10 July 2020. Montreal, QC, Canada. IEEE; 2021. Pp. 1421–1422. DOI: 10.1109/IEEECONF35879.2020.9329888

Xie L., He W. Analyses on Related Properties of a Ridged Horn Antenna. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;466(1):012068. DOI: 10.1088/1757-899X/466/1/012068

Heiman A. C., Badescu A. M. A Novel Design and Simulation of a Ku Broadband Double Ridged Guide Horn Antenna for Satellite Communications. In: 2019 PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium — Spring (PIERS-Spring). 17–20 June 2019. Rome, Italy. IEEE; 2020. Pp. 923–929. DOI: 10.1109/PIERSSpring46901.2019.9017369

Isenlik T., Yegin K., Barkana D. E. Near-constant beamwidth quadruple bandwidth double-ridged horn antenna design. IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2019;13(12):2102–2109. DOI: 10.1049/iet-map.2019.0199

Kujalowicz M., Zieniutycz W., Mazur M. Double-ridged Horn Antenna with Sinusoidal Ridge Profile. In: 2006 International Conference on Microwaves, Radar & Wireless Communications. 22–24 May 2006. Krakow, Poland. IEEE; 2007. Pp. 759–762. DOI: 10.1109/MIKON.2006.4345292

Latif S., Pistorius S., Shafai L. A double-ridged horn antenna design in canola oil for medical imaging. In: 2013 2nd International Conference on Advances in Electrical Engineering (ICAEE). 19–21 December 2013. Dkaka, Bangladesh. IEEE; 2014. Pp. 421–424. DOI: 10.1109/ICAEE.2013.6750375.

Páez C. I., Criollo E. H. Improved Broadband Double Ridged Horn Antenna Without Split Radiation Pattern. IEEE Latin America Transactions. 2016;14(3):1156–1161. DOI: 10.1109/TLA.2016.7459593

Lee S., Yang Y., Lee K.-Y., Jung K.-Y., Hwang K. C. Robust Design of 3D-Printed 6–18 GHz Double-Ridged TEM Horn Antenna. Applied Sciences. 2018;8(9):1582. DOI: 10.3390/app8091582

Botello-Perez M., Jardon-Aguilar H., Ruiz I. G. Design and simulation of a 1 to 14 GHz broadband electromagnetic compatibility DRGH antenna. In: 2005 2nd International Conference on Electrical and Electronics Engineering. 09 September 2005. Mexico City, Mexico. IEEE; 2005. Pp. 118–121. DOI: 10.1109/ICEEE.2005.1529587

Amjadi H., Hamedani F. T. A novel 2–18 GHz TEM double-ridged horn antenna for wideband applications. In: Proceedings of 2011 Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wireless Technology Conference. 26–30 July 2011. Harbin, China. IEEE; 2005. Pp. 341–344. DOI: 10.1109/CSQRWC.2011.6036954

Mehrdadian A., Fallahi H., Kaboli M., Mirtaheri S. A. Design and implementation of 0.7 to 7 GHz broadband double-ridged horn antenna. In: 7’th International Symposium on Telecommunications (IST’2014). 09–11 September 2014. Tehran, Iran. IEEE; 2015. Pp. 250–255. DOI: 10.1109/IS℡.2014.7000707

Yue Z., Liu Y., Gong S. A novel 2–18 GHz double-ridged horn antenna with simple structure. Microwave and Optical Technology Letters. 2018;60(7):1787–1794. DOI: 10.1002/mop.31248

Kazerooni A., Dastranj A. Design and experiment of a conical double-ridged horn antenna for 6–18 GHz. International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering. 2011;21(3):336–342. DOI: 10.1002/mmce.20522

Mallahzadeh A. R., Imani A. Double-ridged antenna for wideband applications. Progress In Electromagnetics Research. 2009;91:273–285. DOI: 10.2528/PIER09022104

Liu C., Al Qaseer M. T., Zoughi R. Wideband Double-Ridged TEM Horn for Nondestructive Evaluation and Imaging Applications. In: 2020 Antenna Measurement Techniques Association Symposium (AMTA). 02–05 November 2020. Newport, RI, USA. IEEE; 2020. Pp. 1–4. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9280855 (accessed 14 February 2024)

Oraizi H., Amini A., Shakoori A., Karimimehr M. Optimum design of double ridge horn antennas with general cross-section. IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2019;13(5):546–553. DOI: 10.1049/iet-map.2018.5230

Alejos A. V., Dawood M., Aguirre E., Falcone F., Outerelo D. A., Naghar A., et al. Influence of Impairments due to Dispersive Propagation on the Antenna Design for Body Based Applications. Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2015;29(17):2355–2364. DOI: 10.1080/09205071.2015.1103667

Mallahzadeh A., Dastranj A. A., Hassani H. R. A novel dual-polarized double-ridged horn antenna for wideband applications. Progress in Electromagnetics Research B. 2008:1:67–80. DOI: 10.2528/PIERB07101602

Мещеряков В. В., Маркова Н. В., Юрманов П. Д. Моделирование и практическая реализация широкополосной двухгребневой рупорной антенны с шириной рабочей полосы более октавы и высоким уровнем кроссполяризационной развязки. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2019;22(5):42–51. DOI: 10.32603/1993-8985-2019-22-5-42-51

Роев А. А., Чернов В. К., Иванов С. И. Моделирование и оптимизация характеристик сверхширокополосного облучателя на основе четырех-гребневого расширяющегося рупора. Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2015;2:236–240.

Калиничев В. И., Калошин В. А. Широкополосный диэлектрический рупорный излучатель. Журнал радиоэлектроники. 2007;(12). URL: http://jre.cplire.ru/jre/dec07/index_e.html (дата обращения 14.02.24).

Lee N., Im C., Park S., Choo H. Design of a Metal 3D Printed Double-Ridged Horn Antenna With Stable Gain and Symmetric Radiation Pattern Over a Wide Frequency Range. IEEE Access. 2023;11:100565–100572. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3313724

Yan X., Fang Y., Lu Z. Design of a broadband Ku-band lens horn antenna for SAR applications. In: Proceedings of 2014 3rd Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation. 26–29 July 2014. Harbin, China. IEEE; 2014. Pp. 29–32. DOI: 10.1109/APCAP.2014.6992402




DOI: https://doi.org/10.15826/urej.2024.8.3.006