Управляемый

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 11234 (2022) Цитировать эту статью

1222 Доступа

1 Цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Предлагается гибридный метод управления распределением поля в рупоре H-плоскости интегрированного в подложку волновода (SIW) для улучшения его характеристик излучения. Этот метод включает в себя два каскадных этапа управления направленными волнами в конструкции. Первым шагом является коррекция фазы полей и формирование квазиравномерного распределения в участке вспышки, чтобы коэффициент усиления увеличился, а уровень боковых лепестков (УБЛ) уменьшился. Это достигается путем загрузки конструкции новой модулированной металлической линзой. Расширение поля на излучающей апертуре рупора SIW H-плоскости генерирует обратные поверхностные волны на обеих широких стенках, что увеличивает задний лепесток. На втором этапе эти обратные поверхностные волны перерабатываются и направляются вперед с помощью теории голографии. Это достигается за счет добавления пары диэлектрических пластин с голографическими металлическими полосами на обеих широких стенках. На этом шаге задний лепесток уменьшается, а усиление конечного пламени еще больше увеличивается. С использованием предложенной технологии конструкция спроектирована и изготовлена ​​для работы на частоте \(f=30\) ГГц, что одновременно улучшает измеренные значения усиления до 11,65 дБи, SLL в H-плоскости до \(-\,17,94\) дБ и соотношение фронт-тыл до 17,02 дБ.

Интегрированный в подложку волновод (SIW) — это технология, которую можно использовать для создания различных волноводных структур1,2. Рупорная антенна SIW H-плоскости (впервые представленная Ли и др.3) привлекла значительное внимание благодаря своим свойствам, включая низкий профиль, простоту изготовления и совместимость с плоскими печатными платами (PCB). По сравнению с обычными рупорными антеннами с воздушным наполнением распределение поля внутри бликов рупора СИВ существенно искажается, что может привести к снижению коэффициента усиления и ухудшению общих характеристик излучения. В литературе было представлено несколько методов улучшения характеристик излучения рупорных антенн SIW H-плоскости. Эти методы можно разделить на три основные категории, как показано ниже.

В первой категории перед апертурой будет установлен компонент для контроля излучаемых электромагнитных (ЭМ) полей4,5,6. Этот метод обычно увеличивает размеры конструкции. В качестве примера предлагается применять диэлектрические линзы эллиптической и прямоугольной геометрии для достижения более высокого усиления при узкой ширине луча4. Однако размер конструкции увеличился почти вдвое. Аналогичная проблема возникает в работах [5,6], где рупор SIW H-плоскости нагружается перфорированной диэлектрической пластиной с воздушным проходом и диэлектрической пластиной с прямоугольной металлической накладкой соответственно.

Вторая категория содержит те методы, которые изменят геометрические характеристики структуры в секции факела, в основном для настройки распределения фазы7,8,9,10,11. Например, в работе 7 пара прорезей используется в верхней и нижней металлизации раструба для уменьшения заднего лепестка; положение слотов определяется методом проб и ошибок. Итерационный метод также используется в [8], где генетический алгоритм применяется для пикселизации обеих широких стенок рупора SIW для управления распределением поля на передней панели антенны. Оптика конформного преобразования применяется для постепенного устранения фазовой ошибки внутри вспышки и увеличения усиления рупора H-плоскости максимум на 2,4 дБи9. Другой метод заключается в аккуратном нанесении металлизированных сквозных отверстий внутри рупора, чтобы создать синфазный волновой фронт на той же поперечной линии10. Также предлагается нагружать факельную секцию набором равномерно распределенных металлических штырей по осевой линии широких стенок для формирования замедляющей структуры; это минимизирует разность фаз между центром и краями блика, что в конечном итоге улучшает усиление11. Поскольку представленную геометрию нелегко изготовить с помощью печатных схем, прототип выполнен в виде конструкции, состоящей только из металла, и представляет собой заполненный воздухом рупор в Н-плоскости. В работах12,13,14 также сообщается о воздушной среде для распространения внутри структуры направленных волн, которая повышает эффективность и коэффициент усиления, но усложняет изготовление.