Принцип немеханического управления направлением максимума приёма или излучения электромагнитных волн антенны был высказан в 20 — 30-х годах [16,10,11]. В настоящее время постоянное увеличение объёма информации побудило к необходимости иметь антенны, обладающие таким качеством, как быстрое и гибкое управление лучом. Реализация такой антенны в виде SIWSAA имеет существенные преимущества. Отсутствие выступающих частей позволяет совмещать апертуру антенны с поверхностью летательного аппарата без потери аэродинамических свойств последнего или с фасадом здания, обеспечивая скрытное расположение антенны. SIW конструкция также снижает массу антенны по сравнению с ФАР на основе сплошных металлических волноводов.
В данной работе был проведены численные в программе электродинамического моделирования Ansys HFSS, аналитические и экспериментальные исследования возможности коммутации излучения продольной щели в волноводе на основе SIW-структуры, заполненной диэлектриком.
Управлять излучением в ВЩР планируется с использованием установленных посередине сопротивлений. Под установкой сопротивления посередине щели имеется ввиду пайка радиокомпонентов снаружи волновода на широкую стенку посередине щели. В работе [12] при попытке пайки pin диодов таким образом на сплошной прямоугольный металлический волновод исследователи столкнулись с технологической проблемой. Пайка отваливалась во время незначительной деформации стенки. Была предпринята попытка решения данной проблемы с помощью замены верхней стенки волновода с щелями на двухслойно металлизированную диэлектрическую пластину. Однако было замечено, что в промежутке между слоями возбуждающиеся поверхностные волны, существенно изменяющие фазовое распределение между щелями и искажающие диаграмму направленности решетки.
Используемая в данной работе конструкция волновода решает выше описанную проблему, т.к. является более гибкой.
В данной работе были рассмотрены поставленные задачи, результаты которых позволяют сделать следующие выводы о возможности реализации коммутации щелей для управления их расположением и распределением мощности по апертуре SIWSAA. В ходе эксперимента были получены ДН для различных сопротивлений излучающих элементов, произведён численный расчет модели и приведены аналитические расчёты некоторых ДН. Сравнение этих характеристик показало корреляцию между экспериментами, моделированием и аналитическими расчётами, а также соответствие полученных данных теоретическим фактам.
Результаты аналитических расчетов, моделирования и экспериментов свидетельствуют о том, что данная антенная решетка обладает способностью генерировать необходимый уровень мощности поля, ширины и направления диаграммы направленности излучения электронным методом.
1. Бобков Ю. Ю. Исследование параметров щелей в стенках волновода. Методические указания к лабораторной работе №3 / Д. В. Гололобов, И. Н. Кижлай, В. Б. Кирильчук, А. В. Кухарев, О. А. Юрцев, Минск БГУИР 2011.
2. Вайсблат А. В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. // Массовая библиотека инженера. Электроника. / Москва. «Радио и связь» 1987.
3. Воскресенский Д. И. Антенны и устройства СВЧ. Расчёт и проектирование антенных решёток и их излучающих элементов. / Воскресенский Д. И., Грановская Р. А., Гостюхон В. Л., Филиппов В. С. И др., Учебное пособие для вузов М. Из-во «Советское радио» 1972
4. Данильченко Е.В. Щелевая антенна на основе нескольких связанных
волноводов с диэлектрическим заполнением // [Электронный ресурс]: бакалаврская работа: 16.03.01 / СПбПУ, ИФНиТ. —2017. —
URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/v17-6740.pdf. — (дата обращения: 10.05.2020).
5. Зайцев Э.Ф. Электродинамика и распространение радиоволн. Электромагнитные волны: Учеб. пособие. / Э.Ф. Зайцев, А.С. Черепанов. - СПб: Политехн. Ун-т., 2006 - 103 с.
6. Киселёва Е.В. Волноводно-щелевая антенная решетка SIW -
структуры с электрическим управлением луча// [Электронный ресурс]: магистерская работа: 16.04.01 / СПбПУ, ИФНиТ. —2019. —
URL:http://elib.spbstu.ru/dl/3/v19-7564.pdf. — (дата обращения: 12.05.2020).
7. Кубанов В.П. Направленные свойства антенных решеток // учеб. пособие. — Самара: ПГУТИ, 2011. — 56. с.
8. Курушин А.А. Анализ и оптимизация СВЧ структур с помощью HFSS: учеб. пособие / А.А Курушин, С.Е Банков, В.Д. Разевиг . - М: Наука, 2004 - 283 с.
9. Курушин А.А. Школа проектирования СВЧ устройств в CST STUDIO SUITE / А.А Курушин - М: «One-Book», 2014 - 433 с.
10. Пистолькорс А. А., Натадзе П. Ш. Управление минимумом направленной характеристики. -Техника связи, 1938, № 4, с. 4.
11. Римлау П. Н. Изменение направления излучения направленной антенны. -Техника радио и слабого тока, 1932, № 7, с. 450.
12. Соломаха Г.А. Волноводно-щелевые решетки с электронным управлением лучем / Г.А. Соломаха, А.А. Сочава // Научный форум с международным участием «Неделя науки СПбГПУ»: материалы научно-практической конференции. Институт физики, наноэлектроники и телекоммуникаций СПбГПУ. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2015. С. 25-27
13. Bouchra Rahali Substrate integrated waveguide power divider, circulator and coupler in [10-15] GHz band / Bouchra Rahali, Mohammed Feham, STIC Laboratory, University of Tlemcen, Tlemcen, Algeria, 2014
14. Bouchra Rahali Substrate integrated waveguide power divider, circulator and coupler in [10-15] GHz band / Bouchra Rahali, Mohammed Feham, STIC Laboratory, University of Tlemcen, Tlemcen, Algeria, 2014
15. Deslandes D. and Wu K. Wu, “Single-substrate integration technique of planar circuits and waveguide filters,” IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol. 51, no. 2, p. 593-596, Feb. 2003.
16. Friis H. T. A new directional receiving system. PIRE, 1925, v. 18, No. 12, p. 685.
17. Hemendra Kumar A Review on Substrate Integrated Waveguide and its Microstrip Interconnect / Hemendra Kumar, Ruchira Jadhav, Sulabha Ranade, EXTC Department, K.J. Somaiya College of Engineering, University of Mumbai, India, 2012
18. Hemendra Kumar A Review on Substrate Integrated Waveguide and its Microstrip Interconnect / Hemendra Kumar, Ruchira Jadhav, Sulabha Ranade, EXTC Department, K.J. Somaiya College of Engineering, University of Mumbai, India, 2012.
19. Kiseleva E., Sochava A., Cherepanov A. Telecommunication slot antenna based on a low-profile SIW structure //2018 IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech). - IEEE, 2018. - С. 48-51.
20. Kruger B. E. Edge slotted waveguide antenna array with selectable radiation direction : пат. 4229745 США. - 1980.
21. Liang Wu Substrate integrated waveguide / Liang Wu, B. Sanz Izquierdo,P. R. Young, Department of Electronics, University of Kent, United Kingdom, 2015
22. Lindley D. C. Binary phase-scanning antenna with diode controlled slot radiators : пат. 3604012 США. - 1971.
23. Third Edition, Michael Steer Microwave and RF Design Transmission. LinesVolume 2. (Third Edition), NC State University, 2019.
24. Yashchyshyn Y., Derzakowski K., Modelski J. Extending functionalities of waveguide slot antennas by means of reconfigurable aperture //2008 38th European Microwave Conference. - IEEE, 2008. - С. 258-261.