Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем

Біконічні структури є базовими для дослідження електродинамічних характеристик вібраторів, монополів і біконічних антен. Такі структури досліджуються в основному наближеними методами. Тут використано математично строгий підхід для аналізу електродинамічних характеристик металевого біконуса, сформова...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2014
1. Verfasser:	Шарабура, О.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України 2014
Schriftenreihe:	Радіофізика та електроніка
Schlagworte:	Микроволновая электродинамика
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/106102
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем / О.М. Шарабура // Радіофізика та електроніка. — 2014. — Т. 5(19), № 3. — С. 20-25. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-106102
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1061022016-09-20T03:02:13Z Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем Шарабура, О.М. Микроволновая электродинамика Біконічні структури є базовими для дослідження електродинамічних характеристик вібраторів, монополів і біконічних антен. Такі структури досліджуються в основному наближеними методами. Тут використано математично строгий підхід для аналізу електродинамічних характеристик металевого біконуса, сформованого зі скінченного та напівнескінченного конусів за довільних значень кутових параметрів та довжини твірної. Досліджено розподіл поля в околі краю біконуса, частотні залежності модулів комплексних амплітуд основних мод та діаграми спрямованості. Отримані результати можливо використовувати для розрахунку параметрів біконічних антен. Биконические структуры являются базовыми для исследования электродинамических характеристик вибраторов, монополей и биконических антенн. Такие структуры исследуются в основном приближенными методами. Здесь использован математически строгий подход к анализу электродинамических характеристик металлического биконуса, сформированного конечным и полубесконечным конусами, с произвольными значениями угловых параметров и длины образующей. Исследовано распределение поля вблизи ребра биконуса, частотные зависимости модулей комплексных амплитуд основных мод и диаграммы направленности. Полученные результаты могут быть использованы для расчета параметров биконических антенн. Bicone is the basic structure for study of the electrodynamic properties of vibrators, monopoles and biconical antennas. The approximate methods are usually applied for analysis of these structures. Here, the electrodynamic characteristics of the metallic bicone formed by the finite and semi-infinite cones with arbitrary values of angular parameters and the length of the shoulder. The field distribution in the vicinity of the edge, the frequency dependence of the main mode magnitudes and the far-field patterns for a number of the bicone configurations are investigated. The results may be used for numerical analysis of the biconical antenna parameters. 2014 Article Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем / О.М. Шарабура // Радіофізика та електроніка. — 2014. — Т. 5(19), № 3. — С. 20-25. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1028-821X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/106102 538.566 uk Радіофізика та електроніка Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Микроволновая электродинамика Микроволновая электродинамика
spellingShingle	Микроволновая электродинамика Микроволновая электродинамика Шарабура, О.М. Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем Радіофізика та електроніка
description	Біконічні структури є базовими для дослідження електродинамічних характеристик вібраторів, монополів і біконічних антен. Такі структури досліджуються в основному наближеними методами. Тут використано математично строгий підхід для аналізу електродинамічних характеристик металевого біконуса, сформованого зі скінченного та напівнескінченного конусів за довільних значень кутових параметрів та довжини твірної. Досліджено розподіл поля в околі краю біконуса, частотні залежності модулів комплексних амплітуд основних мод та діаграми спрямованості. Отримані результати можливо використовувати для розрахунку параметрів біконічних антен.
format	Article
author	Шарабура, О.М.
author_facet	Шарабура, О.М.
author_sort	Шарабура, О.М.
title	Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем
title_short	Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем
title_full	Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем
title_fullStr	Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем
title_full_unstemmed	Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем
title_sort	аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем
publisher	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Микроволновая электродинамика
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/106102
citation_txt	Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем / О.М. Шарабура // Радіофізика та електроніка. — 2014. — Т. 5(19), № 3. — С. 20-25. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
series	Радіофізика та електроніка
work_keys_str_mv	AT šaraburaom analízvlastivostíširokosmugovostíbíkonusazodnimskínčennimplečem
first_indexed	2025-07-07T17:57:12Z
last_indexed	2025-07-07T17:57:12Z
_version_	1837011863296016384
fulltext	ММИИККРРООВВООЛЛННООВВААЯЯ ЭЭЛЛЕЕККТТРРООДДИИННААММИИККАА ________________________________________________________________________________________________________________ __________ ISSN 1028−821X Радиофизика и электроника. 2014. Т. 5(19). № 3 © ИРЭ НАН Украины, 2014 УДК 538.566 О. М. Шарабура Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України 5, вул. Наукова, Львів, 79060, Україна E-mail: shom@ipm.lviv.ua АНАЛІЗ ВЛАСТИВОСТІ ШИРОКОСМУГОВОСТІ БІКОНУСА З ОДНИМ СКІНЧЕННИМ ПЛЕЧЕМ Біконічні структури є базовими для дослідження електродинамічних характеристик вібраторів, монополів і біконічних антен. Такі структури досліджуються в основному наближеними методами. Тут використано математично строгий підхід для аналізу електродинамічних характеристик металевого біконуса, сформованого зі скінченного та напівнескінченного конусів за довільних зна- чень кутових параметрів та довжини твірної. Досліджено розподіл поля в околі краю біконуса, частотні залежності модулів комплекс- них амплітуд основних мод та діаграми спрямованості. Отримані результати можливо використовувати для розрахунку параметрів біконічних антен. Іл. 6. Бібліогр.: 9 назв. Ключові слова: несиметричний біконус, біконічний рефлектор, широкосмуговість. Однією з актуальних проблем радіофізи- ки є створення широкосмугових антен малих ро- змірів [1–3]. Класичною структурою для дослідження широкосмугових властивостей є біконічні розсі- ювачі, які активно вивчали починаючи з 1940-х рр. Електродинамічний аналіз біконусів проводився в основному наближено [4], а в сучасних працях, як правило, використовують прямі числові методи [5]. У роботі [6] отримали строгий розв’язок осесиметричної задачі дифракції на біконусі з одним скінченним плечем і дослідили поле ви- промінювання, коли ,12 γπγ −= де ,1γ 2γ – кути розхилу плечей біконуса (рис. 1). Цей підхід ви- користано для аналізу конічних монополів ( /21 πγ → ) [7], та дискоконічних розсіювачів ( /22 πγ → ) [8]. У роботах [6–8] для розв’язання задачі було використано метод аналітичної регу- ляризації, що ґрунтується на точному аналітич- ному оберненні матричних операторів типу згорт- ки. Для розв’язання задач дифракції на розгалу- женнях плоских та циліндричних хвилеводів і решітках такі оператори використовувалися у роботі [9]. Рис. 1. Геометрична схема задачі Для глибшого розуміння закономірнос- тей формування широкосмуговості та вияснення потенційних можливостей керування полем ви- промінювання тут дослідили вплив геометричних параметрів біконуса на особливості трансформа- ції мод його краєм та формування поля випромі- нювання. При дослідженні вважали, що залеж- ність поля від часу задається множником ,tie ω− який опускаємо. 1. Постановка та розв’язання задачі. Розглянемо осесиметричну задачу дифракції TM-хвилі на ідеально провідній біконічній по- верхні 21 QQQ ∪= , заданій у сферичній системі координат ),,( ϕθr : { } { },)[0,2;),,0(: ,)[0,2;),,0(: 212 11 πϕγθ πϕγθ ∈=∈ ∈=∞∈ arQ rQ де 12 γγ > (рис. 1). Нехай біконус Q збуджується витком магнітного струму з густиною, заданою у вигляді ),sin/()()(),( 0000 )( θθθδδθ ϕ rrrIrJ m −−= (1) де )(mIϕ – магнітний струм; (...)δ – дельта-функ- ція Дірака; 00 ,θr – координати джерела; 100 ar << ; .201 γθγ ≤≤ Поле магнітного струму (1) має ненульо- ві компоненти .,, ϕθ HEEr Електричні компонен- ти поля виражаються через ϕH -складову за допо- могою співвідношень ).(11 ),(sin sin 11 ϕθ ϕ ωε θ θθωε rH rri E H ri Er ∂ ∂ = ∂ ∂ −= (2) де ε – діелектрична проникність середовища. Для дослідження використовуємо основ- ні рівняння, отримані в работах [6–8]. Магнітну компоненту повного поля подаємо рядом власних функцій і записуємо у вигляді θ = π θ = 0 γ1 γ2 – γ1 0 О. М. Шарабура / Анализ свойства широкополосности… _________________________________________________________________________________________________________________ 21 ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ ∈∞∈ − ∂ ∂ ∈∈ − ∂ ∂ ∈∈ Ψ+ = = − ∞ = ∞ = − ∞ = − ∑ ∑ ∑ ]}.,(),,({: ,)( )( )cos( ]},,(),,0({: ,)( )( )cos( )},,[),,0({: ,)( )( )(cos),( ),( 113 1 2/1 1 )3( 212 11 2/1 )2( 2111 11 2/1 )1( πγθ ρ ρ θθρ ωε πγθ ρ ρ θθρ ωε γγθ ρ ρ θ ρ ωεθ θ μ μ μ ϕ ϕ arD K K Pxi arD I I Pxi arD I I xirH rH n n n n n n n n n z z z n n n n v v n vn i t (1) Тут )1( nx , )2( nx , )3( nx – невідомі коефіцієнти розкла- ду; ),( θϕ rH i – магнітна складова первинного по- ля, визначена в роботі [6]; )(ρvI , )(ρvK – відпо- відно модифікована функція Бесселя та функція Макдональда; sr=ρ ; 11 sa=ρ ; iks −= ; k – хвильо- ве число; εμω=′′+′= kikk ; μ – магнітна про- никність середовища; 0, >′′′ kk ; )cos(2/1 θχ −−P – функції Лежандра; ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ >∂∂ = =Ψ − − ,1при)](cos[/ 1,при /sin1 )(cos 2/1 2/1 nR n n n ν ν θθ θ θ де ).(cos)cos( )cos()(cos)(cos 12/12/1 12/12/12/1 γθ γθθ −− −−− −− −−= vν vvv PP PPR Індекси { }∞=1nnz , { } ,1 ∞ =nnμ { }∞=1nnν – зростаючі пос- лідовності дійсних доданих коренів трансцендент- них рівнянь: ,0)cos( 12/1 =−− λ nzP ,0)cos( 22/1 =−− γμn P .0)(cos 22/1 =− γ nvR Методом спряження θE - і ϕH -компонент повного поля на сферичному сегменті { πθγ ≤<= 11,ar } задачу зводимо до нескінченної системи лінійних алгебраїчних рівнянь (НСЛАР) другого роду, яку записуємо так: .)( 1 11 1 FXX −− =−− AAAA (2) Тут ∞ == 1}{ nnxX – невідомий вектор, ),( 2 )3( γnnn zqxx = ; );cos()25,0(),( 22/1 2 2 γγ −−= −nznn Pzzq 11A – мат- ричний оператор з елементами , )()( ][ 11 1 1 ρρ ρ ξ ρξ nj jn zjn z jn KI IKW a Δ = де ;22 njjn z−=Δ ξ ∞ = ∞ = ∞ = 111 }{}{:}{ jjjjjj v μξ ∪ – зростаюча послідовність; ∞ == 1}{ jjfF – відомий вектор, ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ ∉ ∈ Ψ = ∞ = ∞ = − ,}{ ,0 ,}{ , )( )( )(cos 1 1 1 0 02/1 )( 0 ppj ppj j m j v v I I bI f j j j ξ ξ ρ ρ θρ ξ ξ ξϕ де ;00 sr=ρ ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ >∂∂ = = − − .1,)](cos/[sin ,1,1 1 22/12 jR j b jv j γγγ Вирази для матричних елементів регуля- ризуючих операторів A, 1−A наведено в роботі [6]. НСЛАР (2) допускає розв’язок у класі послідов- ностей )( 2/1−= nOxn при ∞→n , що забезпечує виконання умови Мейкснера на краю 2Q . Невідомі коефіцієнти розкладу в (1) ви- значаємо за розв’язком НСЛАР (2), використову- ючи формули: ;)()( ][),( )()(),( 1 11 1 22 2 )3( 1121 )1( 1∑ ∞ = − × ×−= n zv zv nj nn vvjj nj nj jj KK KKW zv zqx IKx ρρ ργ ρργγα ρ (3) ;),(),( 1 22 2 )3( 2 )2( ∑ ∞ = − = n nj nn jj z zqxx μ γγμα (4) ).,(/ 2 )3( γnnn zqxx = (5) Тут ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ > ∂∂−− = − = = − − − ;1при )](cos/)25,0[(2 ,1при )])2/tg()2/ctg([ln( ),( 1 22/1 2 1 21 21 j vRvv j jvjj j γ γγ γγα .)]cos(/)25,0[(2 ),( 1 22/1 2 2 − − −∂∂−−= = γμμμ γμα μ j Pjj j Розв’язки НСЛАР (2), а також співвідно- шення (3)–(5) і (1) використано для електродина- мічного аналізу біконуса Q. 2. Аналіз числових результатів. Для пі- дтвердження достовірності результатів перевіри- ли виконання умов спряження на поверхні сфе- ричного сегмента { }πθγ ≤≤= 11,ar . Співставляли ϕH -компоненту повного поля, розраховану при 01,01 ±= kakr ( ϕH -компо- ненту нормували на величину 1)( −kZI m ϕ і обчис- О. М. Шарабура / Анализ свойства широкополосности… _________________________________________________________________________________________________________________ 22 лювали безрозмірні величини). Криві, наведені на рис. 2, ілюструють добре виконання умови спря- ження для ϕH -компонент поля практично в усьому кутовому діапазоні для різних значень параметрів біконуса, за винятком околу краю. а) б) в) Рис. 2. Розподіл Hϕ -компоненти повного поля на поверхнях сферичних сегментів для параметрів kr0 = 0,2; ka1 = 6,28; θ0 = 89°; 1 – kr = ka1 + 0,01, 2 – kr = ka1 – 0,01; а) – γ1 = 20°; γ2 = 89°; б) – γ1 = 20°; γ2 = 160°; в) – γ1 = 89°; γ2 = 160° На рис. 3 приведено залежності модуля комплексних амплітуд ТМ-мод в області 3D \|)(/\| 1 )3( ρ nznn KxT = )3,2,1( =n від хвильової дов- жини скінченного плеча біконуса 1ka при різних значеннях кута розхилу .2γ Джерело збудження поміщали на поверхню 1Q , поблизу вершини, коли основний вклад у формування поля вносить збудження ТЕМ-моди в області 1D . а) б) в) Рис. 3. Залежності модуля комплексних амплітуд ТМ-мод від ka1 при γ1 = 20°; θ0 = γ1; kr0 = 0,2; 1 – γ2 = 40°; 2 – γ2 = 89°; 3 – γ2 = 130°; 4 – γ2 = 160°; а) – перша мода; б) – друга мода; в) – третя мода Як видно з поведінки кривих на рис. 3, функція )( 1kaTn має осциляційний характер, а основний вклад у формування поля випроміню- вання в 3D вносить перша ТМ-мода. Максималь- ні осциляції спостерігаємо для )( 11 kaT , коли 61 <ka , які спадають зі зростанням 1ka . Із поведін- ки кривих на рис. 3 бачимо, що розширення бі- конічної області (при фіксованому 1γ еквівалент- но зростанню )2γ приводить до зменшення рівня осциляцій функції )( 1kaTn . Якщо, наприклад, спів- ставити криві 1–4 на рис. 3, а, то бачимо, що кри- ва 3 має мінімальні осциляції в усьому діапазоні зміни 1ka , а отже, біконус з кутовими параметра- ми =1γ 20°, =2γ 130° забезпечує максимальну широкосмуговість першої ТМ-моди. 0,06 0,04 0,02 0 20 60 100 140 180 θ 1 2 H ϕ 0,03 0,02 0,01 0 20 60 100 140 180 θ 1 2 H ϕ 0,04 0,03 0,02 0,01 0 80 100 120 140 160 180 θ 1 2 H ϕ 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0 3 6 9 12 15 18 21 24 ka1 1 2 3 4 T 1 2 4 1 3 0,04 0,03 0,02 0,01 0 T 1 0 3 6 9 12 15 18 21 24 ka1 0 3 6 9 12 15 18 21 24 ka1 0,16 0,12 0,08 0,04 0 2 4 1 3 T 1 О. М. Шарабура / Анализ свойства широкополосности… _________________________________________________________________________________________________________________ 23 Оскільки вищі моди дають суттєво слаб- ший вклад у формування поля випромінювання (див. рис. 3, б, в), а параметр 2γ максимально впливає на рівень осциляцій функції )( 11 kaT , то 2γ можна використовувати для регулювання діа- пазону широкосмуговості біконічного розсіювача Q. Для перевірки цього твердження дослі- дили вплив параметра 1ka на форму діаграм спрямованості (ДС) біконуса Q з кутовими па- раметрами =1γ 20°, =2γ 130°. Відповідні діагра- ми показані на рис. 4, а. Із поведінки кривих на цьому рисунку спостерігаємо слабу залежність ДС від параметра 1ka , що підтверджує формуван- ня широкосмугових властивостей біконуса Q. При дальшому зростанні 2γ спостерігаємо незнач- не погіршення широкосмуговості, що пов’язано з глибшими осциляціями )( 11 kaT зі зростанням 2γ (див. криві на рис. 3, а) і проявляється у незнач- ному зростанні розмаху осциляцій ДС (рис. 4, б). Тобто криві на рис. 4 ілюструють слабий вплив параметра 1ka ( 61 ≥ka ) на форму ДС, коли 130° ≤≤ 2γ 160°. а) б) Рис. 4. Вплив параметра ka1 на ДС при γ1 = 20°; θ0 = γ1; kr0 = 0,2; а) – γ2 = 130°; б) γ2 = 160°; 1 – ka1 = 6; 2 – ka1 = 12; 3 – ka1 = 18 Суттєві зміни форми ДС біконуса Q можна досягти за допомогою зміни кутового параметра ,1γ оскільки така зміна приводить до перебудови модової структури поля в D3. Тому з’ясуємо, як впливає зміна кута розхилу скінчен- ного конічного екрану 2γ на широкосмугові влас- тивості біконусів з різними значеннями пара- метра .1γ На рис. 5 показано вплив параметра 2γ на залежність )( 11 kaT для біконуса Q з ширшим конічним екраном 2γ ( =1γ 60°, рис. 5, а) та для біконуса Q з конічним рефлектором ( =1γ 100°, рис. 5, б). Мінімальні осциляції )( 11 kaT спостері- гаємо для біконусів Q з кутами =1γ 60°, =2γ 140° (крива 2, рис. 5, а) і =1γ 100°, =2γ 160° (крива 3, рис. 5, б). а) б) Рис. 5. Залежності T1(ka1) при θ0 = γ1; kr0 = 0,2; а) – γ1 = 60°; 1 – γ2 = 89°; 2 – γ2 = 140°; 3 – γ2 = 160°; б) – γ1 = 100°; 1 – γ2 = 120°; 2 – γ2 = 140°; 3 – γ2 = 160° Аналіз поведінки )( 1kaTn для вищих мод ( 1>n ) вказує, що їх вклад у формування поля є значно меншим, проте не всі вищі моди володі- ють властивістю широкосмуговості. Тому можна припустити, що такі біконуси можуть забезпечу- вати хорошу широкосмуговість ДС у вужчому діапазоні значень параметрів. Наведені на рис. 6 графіки дозволяють вияснити діапазон зміни 1ka , за яких зберігається широкосмуговість, а також вплив кутових параметрів біконуса на форму ДС. Криві на рис. 6, а ілюструють залежність форми ДС від 1ka для біконуса з =1γ 60° і =2γ 140°. Для цього випадку функція )( 11 kaT показана на рис. 5, а (крива 2). 0,35 0,25 0,15 0,05 0 3 6 9 12 15 18 21 24 ka1 1 2 3 T 1 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 20 60 100 140 180 θ 1 2D 3 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 ka1 1 2 3 T 1 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 20 60 100 140 180 θ 1 2 D 3 О. М. Шарабура / Анализ свойства широкополосности… _________________________________________________________________________________________________________________ 24 а) б) в) г) Рис. 6. Вплив параметра γ2 на ДС при kr0 = 0,2; θ0 = γ1; 1 – ka1 = 6; 2 – ka1 = 12; 3 – ka1 = 18; а) –γ1 = 60°; γ2 = 140°; б) – γ1 = 60°; γ2 = 160°; в) – γ1 = 100°; γ2 = 140°; г) – γ1 = 100°; γ2 = 160° Як видно з поведінки кривих на рис. 6, а, широкосмуговість ДС тут забезпечується при 121 ≥ka (криві 2, 3, рис. 6, а) в освітленій області (60° << θ 140°). З розширенням біконічної області (рис. 6, б) спостеріггаємо, що широкосмуговість ДС проявляється вже при 61 ≥ka , але у вужчому кутовому діапазоні θ (60° << θ 110°). На рис. 6, в, г наведено ДС біконусів, близьких за формою до рефлекторних антен ( >1γ 90°). З поведінки кривих на рис. 6, в бачимо, що ДС проявляють хорошу широкосмуговість при 61 >ka для 110° << θ 150°, а на рис. 6, г спосте- рігаємо, що незважаючи на збільшення ширини біконічної області Q, хорошої широкосмуговості на ДС не вдається досягти. Проте маємо якісну зміну форми ДС, де максимальне випромінюван- ня зосереджено в області 115° << θ 155°. Порівняння кривих на рис. 6, в, г показує, що у випадку біконічного рефлектора ( >1γ 90°) при фіксованому 1ka за допомогою параметра 2γ можна суттєво впливати на форму ДС, зокрема, змінювати напрям максимуму випромінювання. Наприклад, коли 61 =ka , то при =2γ 140° макси- мум випромінювання зосереджений вздовж поверх- ні нескінченного конуса ,1γθ = а при =2γ 160° максимум випромінювання зсувається більш як на 40° і зосереджується при ≈θ 145°. Висновки. Показано, що широкосмуго- вість ДС біконуса Q визначається шириної бі- конічної області та хвильовою довжиною твірної 1ka . При малих значеннях параметра 1γ ( =1γ 20°) і 61 >ka властивість широкосмуговості спостері- гаємо практично в усьому діапазоні кутів спосте- реження ,θ коли ≥2γ 130°. Зі зростанням пара- метра 1γ ( =1γ 60°) діапазон широкосмугових властивостей біконуса Q звужується і спостері- гається при 121 ≥ka для 60° << θ 140°. Для біконічного рефлектора Q >1γ 90° встановили можливість суттєвої зміни форми ДС за допомогою зміни значень кутового параметра скін- ченного плеча біконуса в діапазоні 140° ≤≤ 2γ 160°. Проілюстровано виконання умов спряження поля на межі підобластей практично в усьому кутовому діапазоні, за винятком околу краю. Бібліографічний список 1. О возможности расширения полосы пропускания мало- габаритных излучателей / В. П. Беличенко, И. Ю. Буянов, В. И. Кошелев, В. В. Плиско // Радиотехника и электрон. – 1999. – 44, № 2.– С. 178–184. 2. Макурин М. Н. Расчет характеристик биконической ан- тенны методом частичных областей / М. Н. Макурин, Н. П. Чубинский // Радиотехника и електрон. – 2007. – 52, № 10. – С. 1199–1208. 3. Design of a Compact Biconical Antenna for UWB Applications / R. Kudpik, K. Meksamoot, N. Siripon, S. Kosulvit // Intern. Symp. on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS), 2011. – P. 1–6. 0,16 0,12 0,08 0,04 0 60 80 100 120 140 160 180 θ 1 2D 3 2 100 120 140 160 180 θ 0,2 0,16 0,12 0,08 0,04 0 D 3 1 60 80 100 120 140 160 180 θ 0,16 0,12 0,08 0,04 0 D 1 2 3 0,3 0,2 0,1 0 100 120 140 160 180 θ 1 D 3 2 О. М. Шарабура / Анализ свойства широкополосности… _________________________________________________________________________________________________________________ 25 4. Smith P. D. P. The Conical Dipole of Wide Angle / P. D. P. Smith // J. App. Phys. – 1948. – 19, № 1. – P. 11–23. 5. Ghosh D. Design of a wide-angle biconical antenna for wideband communications / D. Ghosh, T. K. Sarkar // PIER B. – 2009. – 16. – P. 229–245. 6. Куриляк Д. Б. Електромагнітне збудження біконуса, сфор- мованого із напівнескінченної та скінченної зі зрізаною вершиною конічних поверхонь / Д. Б. Куриляк, О. М. Шара- бура // Радиофизика и радиоастрономия. – 2013. – 18, № 2. – С. 138–146. 7. Куриляк Д. Б. Осесиметричне поле випромінювання коні- чного монополя / Д. Б. Куриляк, О. М. Шарабура // Радио- физика и радиоастрономия. – 2013. – 18, № 4. – С. 323–330. 8. Куриляк Д. Б. Осесиметричне електромагнітне збудження металевого дискоконічного розсіювача / Д. Б. Куриляк, О. М. Шарабура // Радиофизика и электрон. – 2014. – 5(19), № 2. – С. 3–9. 9. Шестопалов В. П. Матричные уравнения типа свертки в теории дифракции / В. П. Шестопалов, А. А. Кириленко, С. А. Масалов. – К.: Наук. думка, 1984. – 294 с. Рукопис надійшов 26.06.2014. O. M. Sharabura ANALYSIS OF THE WIDE-BAND PROPERTIES OF BICONE FORMED BY THE FINITE AND SEMI-INFINITE SHOULDERS Bicone is the basic structure for study of the electro- dynamic properties of vibrators, monopoles and biconical antennas. The approximate methods are usually applied for analysis of these structures. Here, the electrodynamic characteristics of the metallic bicone formed by the finite and semi-infinite cones with arbitrary values of angular parameters and the length of the shoulder. The field distribution in the vicinity of the edge, the frequency dependence of the main mode magnitudes and the far-field patterns for a number of the bicone configurations are investigated. The results may be used for numerical analysis of the biconical antenna parameters. Key words: unsymmetrical bicone, biconical reflector, wide-band. О. М. Шарабура АНАЛИЗ СВОЙСТВА ШИРОКОПОЛОСНОСТИ БИКОНУСА С ОДНИМ КОНЕЧНЫМ ПЛЕЧОМ Биконические структуры являются базовыми для исследования электродинамических характеристик вибрато- ров, монополей и биконических антенн. Такие структуры исследуются в основном приближенными методами. Здесь использован математически строгий подход к анализу электро- динамических характеристик металлического биконуса, сформированного конечным и полубесконечным конусами, с произвольными значениями угловых параметров и длины образующей. Исследовано распределение поля вблизи ребра биконуса, частотные зависимости модулей комплексных амплитуд основных мод и диаграммы направленности. Полу- ченные результаты могут быть использованы для расчета параметров биконических антенн. Ключевые слова: несимметричный биконус, бико- нический рефлектор, широкополосность.

Аналіз властивості широкосмуговості біконуса з одним скінченним плечем

Institution

Ähnliche Einträge