Експериментальне дослідження діаграм спрямованості слабоспрямованих бортових антен
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2022.90.5-12Ключові слова:
конформні антени, поздовжня щілина, часткове діелектричне заповнення, слабоспрямовані антени, штир збудженняАнотація
Наводяться результати експериментального дослідження діаграм спрямованості (ДС) щілини, прорізаної в прямокутному хвилеводі перерізом 23 х 10 мм, яка збуджується штирем у площинах Е та Н на частоті 10 ГГц. Експериментально визначено, що ширина ДС у площині Е дорівнює 84°. Рівень ДС спадає до 20% у напрямках ±90°. У площині Н ДС має ширину 54°, рівень ДС у напрямках ±90° спадає до 5%. Отримані експериментальні ДС у площинах Е та Н не протирічать розрахованим теоретично, при цьому розбіжність не перевищує 7%. Представлені результати експериментального дослідження ДС поздовжньої щілини, прорізаної в прямокутному хвилеводі перерізом 23 х 10 мм із частковим діелектричним заповненням (ЧДЗ), яка збуджується штирем в площинах Е та Н на частоті 7 ГГц. У прямокутний хвилевід вставлені фторопластові пластини (фторопласт Ф4) біля вузьких стінок розмірами 79 х 10 х 2 мм (ДхШхВ) із відносною діелектричною проникністю εr = 2. Експериментально визначено, що ширина ДС у площині Е дорівнює 72°, у напрямках ±90° рівень ДС спадає до 25%. У площині Н –43°, у напрямках ±90° рівень ДС спадає до 7%. Застосування ЧДЗ у прямокутному хвилеводі дозволяє зменшувати геометричні розміри без зміни електричних. Результати досліджень можуть бути використані для проектування і розробки слабоспрямованих бортових антен для радіоканалів сантиметрового діапазону хвиль.
Посилання
Перелік посилань
Nex F. UAV in the advent of the twenties: Where we stand and what is next / F. Nex, C. Armenakisb, M. Cramerc, D. A.Cuccid, M. Gerkee, E. Honkavaaraf, A. Kukkofg, C. Perselloa, J. Skaloudh // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. — 2022. — Vol. 184. — PP. 215–242. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2021.12.006.
Zhao N. Antenna and Propagation Considerations for Amateur UAV Monitoring / N. Zhao, X. Yang, A. Ren, Z. Zhang, W. Zhao et al. // In IEEE Access. — 2018. — Vol. 6. — PP. 28001–28007. doi: 10.1109/ACCESS.2018.2838062.
Sung J. Investigation of Antennas Integrated Into Disposable Unmanned Aerial Vehicles / J. Sung, S. Anshuman, S. Benito, B. David, M. Alan // IEEE Transactions on Vehicular Technology. — 2018. — Vol. 68, Iss. 1. — PP. 1–8. doi: 10.1109/TVT.2018.2882791.
Zhang Wei. Design of L-Shaped Open-Slot Antenna Used in UAV Airborne Communication System / Wei Zhang, Junfeng Yang // International Journal of Antennas and Propagation. — 2018. — Vol. 2018. — Article ID 6846193. doi: 10.1155/2018/6846193.
Faiyaz A. Recent Advances in Unmanned Aerial Vehicles: A Review / A. Faiyaz, J. C. Mohanta, A. Keshari, P. S. Yadav // Arabian Journal for Science and Engineering. — 2022. — Vol. 47. — PP. 7963–7984. https://doi.org/10.1007/s13369-022-06738-0.
Nunez J. Analysis of the operating conditions for UAV-based on-board antenna radiation pattern measurement systems/ J. Nunez, P. Orgeira-Crespo, C. Ulloa, I. García-Tunon // PLoS ONE. — 2021. Vol. 16, No. 2. — РР. 1–21. doi: 10.1371/journal.pone.0245004.
Kelechi A. H. The Recent Advancement in Unmanned Aerial Vehicle Tracking Antenna: A Review /A. H. Kelechi, M. H. Alsharif, D. A. Oluwole, P. Achimugu, O.Ubadike, et al. // Sensors. — 2021. — Vol. 21, No.16. — PP. 56–62. doi: 10.3390/s21165662.
Gray D. Structural slotted waveguide antennas for multirotor UAV radio altimeter /D. Gray, X. Xin, Y. Zhu, J. le Kernec // IEEE International Conference on Signal Processing, Communications and Computing (ICSPCC). — 2014. — PP.819–824. doi: 10.1109/ICSPCC.2014.6986311.
Zhang Z. Design of Multi-band Compatible Trigeminal Monopole Array Antenna for Unmanned Aerial Vehicle / Z. Zhang, B. Lin, Y. Huang, Ye He, H. Chen, M. Zheng, S. Wen // Journal of Physics: Conference Series. — 2021. — Vol. 2209. — PP. 1 – 4. doi:10.1088/1742-6596/2209/1/012019.
Nosrati M. Broadband Slotted Blade Dipole Antenna for Airborne UAV Applications/ M. Nosrati, A. Jafargholi, R. Pazoki and N. Tavassolian // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. — 2018. — Vol. 66, No. 8. — PP. 3857–3864. doi: 10.1109/TAP.2018.2835524.
Артюшин Л. М. Удосконалена методика розрахунку антени у вигляді відкритого кінця прямокутного хвилеводу з частковим діелектричним заповненням та штирем збудження / Л. М. Артюшин, Ю. О. Колос, Н. М. Каращук, Р. О. Авсієвич, Д. В. Коваль // Вісник НТУУ ''КПІ''. Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. — Київ, 2020. — Вип. № 82. — С. 5–13. doi:10.20535/RADAP.2020.82.5-13.
Каращук Н. М. Методика розрахунку електродинамічних характеристик щілини довільних розмірів та положення, прорізаної в стінках прямокутного хвилеводу / Н. М. Каращук // Проблеми створення, випробування та застосування складних інформаційних систем: Збірник наукових праць. — Житомир, ЖВІ, 2016. — Вип. 13. — С. 73–84.
Каращук Н. М., Черкес О. П., Сидорчук О. Л. Дослідження залежності електродинамічних характеристик щілини, прорізаної у прямокутному хвилеводі, від зміни її розмірів та положення / Н. М. Каращук, О. П. Черкес, О. Л. Сидорчук // Вісник ЖДТУ. Технічні науки. — Житомир, 2017. — № 1 (79). — С. 63–74. doi.org/10.26642/tn-2017-1(79)-63-74.
Жакин А. И., Катрич В. А., Мартыненко С. А., Пшеничная С. В. Диаграмма направленности криволинейной щели в прямоугольном волноводе // Вісник Харків. нац. ун-ту. Радіофізика та електроніка. — 2002. — № 544. — С. 50–55.
Катрич В. А., Яцук Л. П., Носенко О. Н. Проводимости узкой нерегулярной щели в широкой стенке прямоугольного волновода // Вісник Харків. нац. ун-ту. Радіофізика та електроніка. — 2004. — № 646. — С. 150–154.
Катрич В. А. Возбуждение и излучение электромагнитных полей регулярных и нерегулярных волноводно-щелевых структур.: дис. д-ра. физ.-мат. наук: / В. А. Катрич // Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина. — Х.: 2005. — 535 c.
Каращук Н. М., Соболенко С. О., Григор’єв І. С. Експериментальне дослідження коефіцієнта стоячої хвилі за напругою прямокутного хвилеводу з поздовжньою щілиною за зміни її розмірів та довжини штиря збудження / Н. М. Каращук, С. О. Соболенко, І. С. Григор’єв // Вісник ВПІ. — 2022. — Вип. 2. — С. 108–113. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-161-2-108-113.
Катрич В. О. Збудження та випромінювання електромагнітних полів регулярними і нерегулярними хвилевідно-щілинними структурами: автореф. дис. д-ра. фіз.-мат. наук: 01. 04. 03. / В. О. Катрич // Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна. — Х.: 2005. — 33 с.
Измеритель отношения напряжений В8-7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. — 1984. — 99 с.
Генераторы сигналов высокочастотные Г4-111, Г4-111/а, Г4-111/б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 3.260.080 ТО. — 1988. — 131 с.
Фторопласт Ф-4 листовий 6-05-810-88. ПП «Стандарт Комплект».
References
Nex, F., Armenakisb, C., Cramerc, M., et al. (2022). UAV in the advent of the twenties: Where we stand and what is next. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 184, pp. 215–242. doi:10.1016/j.isprsjprs.2021.12.006.
Zhao, N., Yang, X., Ren, A., Zhang, Z., Zhao, W., et al. (2018). Antenna and Propagation Considerations for Amateur UAV Monitoring. In IEEE Access, Vol. 6, pp. 28001–28007. doi:10.1109/ACCESS.2018.2838062.
Sung, J., Anshuman, S., Benito, S., David, B., Alan, M. (2018). Investigation of Antennas Integrated Into Disposable Unmanned Aerial Vehicles. IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 68, Iss. 1, pp. 1–8. doi: 10.1109/TVT.2018.2882791.
Zhang, W., Yang, J. (2018). Design of L-Shaped Open-Slot Antenna Used in UAV Airborne Communication System. International Journal of Antennas and Propagation, Vol. 2018, Article ID 6846193. doi: 10.1155/2018/6846193.
Faiyaz, A., Mohanta, J. C., Keshari, A., Yadav, P. S. (2022). Recent Advances in Unmanned Aerial Vehicles: A Review. Arabian Journal for Science and Engineering, Vol. 4, pp. 7963–7984. doi:10.1007/s13369-022-66738-0.
Nunez, J., Orgeira-Crespo, P., Ulloa, C., García-Tunon, I. (2021). Analysis of the operating conditions for UAV-based on-board antenna radiation pattern measurement systems. PLoS ONE, Vol. 16, No. 2, pp. 1–21. doi: 10.1371/journal.pone.0245004.
Kelechi A. H., Alsharif, M. H., Oluwole, D. A., Achimugu, P., Ubadike, O., et al. (2021). Advancement in Unmanned Aerial Vehicle Tracking Antenna: A Review. Sensors, Vol. 21, Iss.16, pp. 56–62. doi: 10.3390/s21165662.
Gray D., Xin, X., Zhu, Y., Kernec, J. le (2014). Structural slotted waveguide antennas for multirotor UAV radio altimeter. IEEE International Conference on Signal Processing, Communications and Computing (ICSPCC), pp.819–824. doi: 10.1109/ICSPCC.2014.6986311.
Zhang, Z., et al (2021). Design of Multi-band Compatible Trigeminal Monopole Array Antenna for Unmanned Aerial Vehicle. Journal of Physics: Conference Series, Vol. 2209, pp. 1 – 4. doi:10.1088/1742-6596/2209/1/012019.
Nosrati, M., Jafargholi, A., Pazoki, R., Tavassolian, N. (2018). Broadband Slotted Blade Dipole Antenna for Airborne UAV Applications. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 66, Iss. 8, pp. 3857–3864. doi: 10.1109/TAP. 2018.2835524.
Artiushyn L. M., Kolos Yu. O., Karashchuk N. M., Avsiievych R. O., Koval D. V. (2020). Improved Calculation Method of Antenna in a Form of Open End of a Rectangular Waveguide with Partial Dielectric Filling and an Excitation Pin. Visnyk NTUU "KPI".Seriia Radiotekhnika, Radioaparatobuduvannia, Kyiv, Vol. № 82. pp. 5–13. doi:10.20535/RADAP.2020.82.5-13.
Karashchuk N. M. (2016). Design procedure of electrodynamic characteristics of arbitrary sizes and position slot slitting in rectangular waveguide walls. Zbirnyk naukovykh prats, Zhytomyr, ZhVI, Vol. 13, pp. 73–84. [In Ukrainian].
Karashchuk N. M., Cherkes O. P., Sydorchuk O. L. (2017). Research of dependence of electrodynamic characteristics of the crack which have been cut in the rectangular wave guide, from change of its sizes and position. The Journal of Zhytomyr State Technological University. Engineering, Vol. 1(79), pp. 63–74. doi: 10.26642/tn-2017-1(79)-63-74.
Zhakyn A. Y., Katrych V. A., Martynenko S. A., Pshenychnaia S. V. (2002). Radiation pattern of a curved slot in a rectangular waveguide [Dyahramma napravlennosty kryvolyneinoi shchely v priamouholnom volnovode]. Visnyk Kharkiv. nats. un-tu. Radiofizyka ta elektronika, Iss. 544, pp. 50–55. [In Russian].
Katrych V. A., Yatsuk L. P., Nosenko O. N. (2004). Conductivity of a narrow irregular slot in a wide wall of a rectangular waveguide [Provodymosty uzkoi nerehuliarnoi shchely v shyrokoi stenke priamouholnoho volnovoda]. Visnyk Kharkiv. nats. un-tu. Radiofizyka ta elektronika, Iss. 646, pp. 150–154. [In Russian].
Katrych V. A. (2005). Excitation and radiation of the electromagnetic fields of regular and irregular waveguide-crack structures.: diss. of doct. of physical and mathematical sciences [Vozbuzhdenie i izluchenie elektromagnitnyh polej regulyarnyh i neregulyarnyh volnovodno-shchelevyh struktur]. Kharkov, The Kharkov national university of the name V. N. Karazyna, 535 p. [In Russian].
Karashchuk N. M., Sobolenko S. O., Grigoriev I. S. (2022). Experimental Research on VSWR of a Rectangular Waveguide with a Longitudinal Slot with a Change in its Dimentions and Excitation Pin Length. Visnyk VPI, Vol. 2, pp. 108–113. doi: 10.31649/1997-9266-2022-161-2-108-113. [In Ukrainian].
Katrych V. O. (2005). Excitation and radiation of the electromagnetic fields by regular and irregular wavy-slit structures: abstract of the thesis. dis. dr. fiz.-mat. Sciences: 01. 04. 03. [Zbudzhennia ta vyprominiuvannia elektromahnitnykh poliv rehuliarnymy i nerehuliarnymy khvylevidno-shchilynnymy strukturamy: avtoref. dys. d-ra. fiz.-mat. nauk: 01. 04. 03.]. Kharkivskyi natsionalnyi universytet imeni V. N. Karazina, 33 p. [In Ukrainian].
Voltage radio meter V8-7. Technical description and instruction manual [Izmeritel otnosheniya napryazheniy V8-7. Tehnicheskoe opisanie i instruktsiya po ekspluatatsii]. 1984, 99 p. [In Russian].
RF Signal Generators G4-111, G4-111/a, G4-111/b. Technical description and instruction manual 3.260.080 ТD [Generatoryi signalov vyisokochastotnyie Г4-111, Г4-111/а, Г4-111/б. Tehnicheskoe opisanie i instruktsiya po ekspluatatsii 3.260.080 ТО]. 1988, 131 p. [In Russian].
Ftoroplast F-4 sheet 6-05-810-88. PP «Standart Komplekt».
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Каращук Наталія
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.
