Хвилевідний поляризатор для радіолокаційних та супутникових систем
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2021.86.5-13Ключові слова:
мікрохвильова техніка, супутникові системи, хвилевідний поляризатор, діафрагма, штир, FEM, FDTD, поляризаціяАнотація
У статті представлено результати розробки нового поляризатора для супутникових телекомунікаційних і радіолокаційних систем, які використовують поляризаційне оброблення сигналів. Антени таких систем дозволяють працювати на одній чи двох ортогональних колових поляризаціях одночасно. Антени, які використовують колову поляризацію, надають ряд переваг радіотехнічним системам, до складу яких вони входять. Для колової поляризації рівень прийнятого сигналу є постійним та незалежним від орієнтації антени. Крім того, для передавальної та приймальної антен відсутня необхідність чіткої орієнтації за кутом у площині, перпендикулярній напрямку радіолінії. Розроблений у статті поляризатор призначений для застосування в супутникових телекомунікаційних і радарних системах і дозволяє покращити загальні характеристики радіотехнічної системи. Пристрій створено на основі квадратного хвилеводу із чотирма штирями та одною діафрагмою і працює в діапазоні частот від 11,7 ГГц до 12,5 ГГц. У роботі була розроблена математична модель хвилеводного поляризатора та побудовані його електромагнітні характеристики. Серед цих характеристик були досліджені диференційний фазовий зсув, коефіцієнт стійної хвилі за напругою, коефіцієнт еліптичності, кросполяризаційна розв’язка. Для перевірки правильності моделі, отримані характеристики математичної моделі були порівняні із результатами моделювання пристрою за допомогою методу скінчених елементів та скінчених різниць. Створена математична модель дає можливість ефективно аналізувати характеристики поляризатора при зміні конструктивних параметрів. До цих параметрів належать величина стінки квадратного хвилеводу, висоти діафрагм та штирів, відстань між ними, товщина діафрагм та штирів. Було отримано оптимальні розміри елементів конструкції поляризатора, які забезпечують ефективні поляризаційні характеристики та його узгодження.
Посилання
References
Joyal M.-A., Laurin J.-J. (2011). Design of think circular polarizers. IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, USA, pp. 2653–2656. DOI: 10.1109/APS.2011.5997070.
Zhang N., Wang Y.-L., Chen J.-Z., Wu B., Li G. (2018). Design of K/Ka-Band Diplex Circular Polarizer with High Isolation. International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT), China, pp.1-3. DOI: 10.1109/ICMMT.2018.8563363.
Hwang S.-M., Kim J. M., Lee K.-H. (2012). Study on design parameters of waveguide polarizer for satellite communication. IEEE Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation, Singapore. DOI: 10.1109/APCAP.2012.6333202.
Dubrovka F. F., Piltyay S. I. (2013). A novel wideband coaxial polarizer. IX International Conference on Antenna Theory and Techniques, Ukraine, Odessa, pp. 473–474. DOI: 10.1109/ICATT.2013.6650816.
Kirilenko A. A., et al. (2013). Stepped approximation technique for designing coaxial waveguide polarizers. IX International Conference on Antenna Theory and Techniques, Ukraine, Odessa, pp. 470–472. DOI: 10.1109/ICATT.2013.6650815.
Dubrovka F. F., Piltyay S. I. (2017). Novel high performance coherent dual-wideband orthomode transducer for coaxial horn feeds. XI IEEE International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT), Kyiv, Ukraine, pp. 277-280. DOI: 10.1109/ICATT.2017.7972642.
Piltyay S. I. (2014). Enhanced C-band Coaxial Ortomode Transducer. Visnyk NTUU KPI Seriia – Radioteknika Radioaparatobuduvannia, Vol. 58, pp. 27–34. DOI: 10.20535/RADAP.2014.58.27-34.
Piltyay S. I. (2017). High performance extended C-band 3.4-4.8 GHz dual circular polarization feed system. XI IEEE International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT), Kyiv, Ukraine, pp. 284-287. DOI: 10.1109/ICATT.2017.7972644.
Kolmakova N. G., Kirilenko A. A., Prosvirnin S. L. (2011). Planar chral irises in a square waveguide and optical activity manifestations. Radio Physics and Radio Astronomy, Vol. 2, No. 3, pp. 255-264. DOI: 10.1615/RadioPhysicsRadioAstronomy.v2.i3.70.
Yang D.-Y. and Lee M.-S. (2012). Analysis and Design of Waveguide Iris Polarizer for Rotation of Polarization Plane. Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 13, Iss. 7, pp. 3201-3206. DOI: 10.5762/KAIS.2012.13.7.3201.
Chittora A., Yadav S. V. (2020). A Compact Circular Waveguide Polarizer with Higher Order Mode Excitation. IEEE International Conference on Electronics, Computing and Communication Technologies, Bangalore, India. DOI: 10.1109/CONECCT50063.2020.9198499.
Piltyay S., Bulashenko A., Kushnir H., Bulashenko O. (2020). Information Resources Economy in Satellite Systems based on New Microwave Polarizers with Tunable Posts. Path of Science: International Electronic Scientific Journal, Vol. 6, No. 11, pp. 5001–5010. DOI: 10.22178/pos.64-6.
Kirilenko A. A., Steshenko S. O., Derkach V. N., Ostryzhnyi Y. M. (2019). A Tunable Compact Polarizer in a Circular Waveguide. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 67, Iss. 2, pp. 592-596. DOI: 10.1109/TMTT.2018.2881089.
Piltyay, S. I. and Dubrovka, F. F. (2013). Eigenmodes analysis of sectoral coaxial ridged waveguides by transverse field-matching technique. Part 1. Theory. Visnik NTUU KPI Seriia – Radiotekhnika, Radioaparatobuduvannia, Vol. 54, pp. 13–23. DOI: 10.20535/RADAP.2013.54.13-23.
Piltyay S. I. (2012). Numerically effective basis functions in integral equation technique for sectoral coaxial ridged waveguides. International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET12), Kyiv, Ukraine, pp. 492–495. DOI: 10.1109/MMET.2012.6331195.
Piltyay S., Bulashenko A., Sushko O., Bulashenko O., Demchenko I. (2021). Analytical modeling and optimization of new Ku-band tunable square waveguide iris-post polarizer. International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields, Vol. 34, Iss. 5, pp.1–27. DOI: 10.1002/JNM.2890.
Bulashenko A. V. (2020). Evaluation of D2D Communications in 5G Networks. Visnyk NTUU KPI Seriia – Radiotekhnika, Radioaparatobuduvannia, Vol. 81, pp. 21-29. DOI: 10.20535/RADAP.2020.81.21-29.
Bulashenko A. V. and Piltyay S. I. (2020). Equivalent Microwave Circuit Technique for Waveguide Iris Polarizers Development. Visnyk NTUU KPI Seriia – Radiotekhnika, Radioaparatobuduvannia, Vol. 83, pp. 17–28. DOI: 10.20535/RADAP.2020.83.17-28.
Piltyay S., Bulashenko A., Fesyuk I., Bulashenko O. (2021). Comparative Analysis of Compact Satellite Polarizers Based on a Guide with Diaphragms. Advanced Electromagnetics, Vol. 10, No. 2, pp.44–55. DOI: 10.7716/aem.v10i2.1713.
Dubrovka F., Martunyuk S.,et al. (2020). Circularly Polarised X-band H11- and H21-Modes Antenna Feed for Monopulse Autotracking Ground Station: Invited Paper. IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW), Kharkiv, Ukraine, pp. 196-202. DOI: 10.1109/UkrMW49653.2020.9252600.
Dubrovka F., et al. (2020). Compact X-band Stepped-Thickness Septum Polarizer. IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW), Kharkiv, Ukraine, pp. 135-138. DOI: 10.1109/UkrMW49653.2020.9252583.
Kulik D. Yu., Mospan L. P., Perov A. O., Kolmakova N. G. (2016). Compact-size polarization rotators on the basis of irises with rectangular slots. Telecommunications and Radio Engineering, Vol. 75, Iss. 10, pp. 857-865. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v75.i10.10.
Kolmakova N., Prikolotin S., Perov A., Derkach V. Kirilenko A. (2016). Polarization Plane Rotation by Arbitrary Angle Using D4 Symmetrical Structures. IEEE Transactionson Microwave Theory and Techniques, Vol. 64, Iss. 2, pp. 429-435. DOI: 10.1109/TMTT.2015.2509966.
Kirilenko A. A., Steshenko S. O., Derkach V. N. and Ostrizhnyi Y. M. (2018). Comparative analysis of tunable compact rotators. Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Vol. 33, pp. 304-319. DOI: 10.1080/09205071.2018.1550443.
Arnieri E., Greco F., Boccia L., and Amendola G. (2020). A SIW-Based Polarization Rotator With an Application to Linear-to-Circular Dual-Band Polarizers at K-/Ka-Band. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 68, Iss. 5, pp. 3730-3738. DOI:10.1109/TAP.2020.2963901.
Pozar D. M. (2011). Microwave engineering, 4th ed.
Maas S. A. (2014). Practical Microwave Circuits.
Marcuvitz N. (1986). Waveguide handbook. Short Run Press Ltd., 446 p.
Collin R. E. (1991). Field Theory of Guided Waves, 2nd ed.
Piltyay S. I., Bulashenko A. V., Herhil Y. Y. (2021). Numerical Performance of FEM and FDTD Methods for the Simulation of Waveguide polarizers. Visnik NTUU KPI Seriia – Radiotekhnika, Radioaparatobuduvannia, Vol. 84, pp. 11–21. DOI:10.20535/RADAP.2021.84.11-21.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 А. В. Булашенко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
