СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2012

В ВЕДЕНИЕ Впервые о возможности создания частотно независимых антенн упомя нуто в статье Дюамеля и Избелла [1] от 1957 г., где описывается способ постро ения логопериодических антенн и связь метода с «принципом углов», впервые изложенным в статье Рамсея [2]. В своей работе Кэррел [3] подробно описывает конструктивные особен ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 52 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2012 ности логопериодической вибратор ной антенны. В 1964 г. в Советском Союзе вышел сборник статей под редакцией Бененсона [4], в котором опубликованы переводы работ по ис следованиям широкополосных лого периодических и спиральных струк тур. Имеются и публикации российс ких учёных по этой тематике [5, 6]. Конструирование частотно незави симых антенн основано на трёх прин ципах. Первый – «принцип углов» – заключается в том, что геометрия ан тенн в основном определяется углами α , β и ψ (см. рис. 1) [7], а не линейными размерами. Примеры таких антенн – бесконечный биконус и логарифми ческая спираль. Антенны такого типа являются широкополосными, т.е. их характеристики не зависят от частоты в рабочем диапазоне. Однако из за ко нечных размеров структур характе ристики излучателей могут сильно ме няться на крайних частотах диапазона. Второй принцип конструирования использует то обстоятельство, что входное сопротивление плоской ан тенны, идентичной по своей конфигу рации дополняющей её до сплошного экрана, не зависит от частоты. Другими словами, если форма антенны такова, что её металлические элементы совпа дают по форме и размерам со своими щелевыми дополнениями, то её вход ной импеданс теоретически равен 60 π во всём частотном диапазоне. Третий принцип заключается в конструировании антенны таким об разом, чтобы её электрические свой ства периодически повторялись с из Рис. 1. Логопериодические антенны а) Плоская, б) пространственная однонаправленная, в) плоская однонаправленная ψ U l n+1 R n+1 l n R n 2 α + β y β α x I 3 I 3 R n+1 R n r n 0 Рис. 3. Каскадное соединение четырёхполюсника и двухполюсника а) Схематическая реализация; б) реализация каскадного соединения в FEKO Рис. 2. Модель излучателя а) Общий вид логопериодической антенны, б) верхний узел питания, где 1 – согласующие устройства (полосковые трансформаторы), 2 – симметрирующие устройства, 3 – диэлектрическая прокладка Согласование логопериодической антенны в широком диапазоне частот Владислав Бондарев, Роман Каленов (Москва) В статье описана процедура точного моделирования и оптимизации логопериодической антенны и согласующего устройства при помощи численного электродинамического метода. Отдельные элементы антенны – логопериодическая структура и согласующее устройство, описанные S параметрами, – включены так, чтобы выполнить согласование антенны в широкой полосе частот. В расчёте использованы программы HFSS и FEKO. S"матрица согласующего устройства S"матрица антенны а) а) а) б) б) б) в) © СТА-ПРЕСС