Регульований поляризатор на основі квадратного хвилеводу із діафрагмами та штирями

Автор(и)

  • Андрій Васильович Булашенко Національний технічний університет України «КПІ імені Ігоря Сікорського» http://orcid.org/0000-0002-4987-4978
  • Степан Іванович Пільтяй Національний технічний університет України «КПІ імені Ігоря Сікорського» http://orcid.org/0000-0002-6927-8663
  • Єлізавета Ігорівна Калініченко Національний технічний університет України «КПІ імені Ігоря Сікорського» http://orcid.org/0000-0001-9085-1201
  • Олександр Васильович Булашенко Хіміко-технологічний коледж Сумського державного університету http://orcid.org/0000-0002-5648-6658

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2020-2(86)-108-116

Ключові слова:

поляризатор, діафрагма, штир, хвилевід, коефіцієнт еліптичності, кросполяризаційна розв’язка, диференційний фазовий зсув, коефіцієнт стоячої хвилі за напругою

Анотація

Поляризаційне оброблення сигналів широко застосовується у сучасних інформаційних та телекомунікаційних системах різного призначення. Оброблення поляризації сигналів здійснюється в поляризаційно-адаптивних антенних системах. Ключовим елементом таких систем є пристрої трансформування та оброблення поляризації. Вони здійснюють перетворення видів поляризації та розділяють різні види між собою. Найбільш поширеними є системи, що використовують одну колову поляризацію або дві ортогональні колові поляризації одночасно. Відсутність необхідності чіткої орієнтації за кутом між передавальною та приймальною антенами для встановлення зв’язку є однією із базових переваг такого виду поляризації. За використання антенних систем із лінійною поляризацією з’являються втрати сигналу внаслідок неузгодження орієнтації площин поляризації передавальної та приймальної антен. Ця особливість колової поляризації є важливою для супутникових та багатьох інших телекомунікаційних систем. У таких системах складно забезпечити фіксовану орієнтацію однієї антени відносно іншої. Крім того, колова поляризація використовується для зв’язку зі супутниками, що обертаються навколо напрямку радіолінії. Незалежно від орієнтації антени під час використання колової поляризації рівень прийнятого сигналу є постійним. Ці переваги пояснюють, чому антени із коловою поляризацією широко застосовуються в радіотехнічних системах різного призначення. У роботі представлено результати розробки поляризаційного пристрою на основі квадратного хвилеводу із двома штирями та двома діафрагмами у діапазоні частот від 7,7 до 8,5 ГГц. Стаття містить результати розрахунків за допомогою розробленої математичної моделі пристрою. Крім того, для порівняння наведено результати моделювання пристрою за допомогою методу скінченних елементів. Було порівняно поляризаційні характеристики та узгодження розробленого поляризатора. Створена математична модель дає можливість ефективно аналізувати характеристики при зміні конструкційних параметрів. До них належать: величина стінки квадратного хвилеводу, висота діафрагм та штирів, відстань між ними, товщина діафрагм та штирів. Розроблений поляризатор призначений для застосування в супутникових телекомунікаційних та радарних системах.

Біографії авторів

Андрій Васильович Булашенко, Національний технічний університет України «КПІ імені Ігоря Сікорського»

А.V. Bulashenko

Степан Іванович Пільтяй, Національний технічний університет України «КПІ імені Ігоря Сікорського»

S.І. Piltyay

Єлізавета Ігорівна Калініченко, Національний технічний університет України «КПІ імені Ігоря Сікорського»

Y.I. Kalinichenko

Олександр Васильович Булашенко, Хіміко-технологічний коледж Сумського державного університету

O.V. Bulashenko

Посилання

Yoneda, N., Miyazaki, R., Matsumura, I. and Yamato, M. (2000), «A design of novel grooved circular waveguide polarizers», IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 48, No. 12, pp. 2446–2452.

Kirilenko, A.A., Steshenko, S.O., Derkach, V.N. and Ostryzhnyi, Y.M. (2019), «A tunable compact polarizer in a circular waveguide», IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 67, No. 2, pp. 592–596.

Franco, M.J. (2011), «A high-performance dual-mode feed horn for parabolic reflectors with a stepped-septum polarizer in a circular waveguide», IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 53, No. 3, pp. 142–146.

Piltyay, S.I. (2017), «High performance extended C-band 3,4–4,8 GHz dual circular polarization feed system», XI International Conference on Antenna Theory and Techniques, Kyiv, Ukraine, pp. 284–287.

Agnihotri, I. and Sharma, S.K. (2019), «Design of a compact 3D metal printed Ka-band waveguide polarizer», IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol. 18, No. 12, pp. 2726–2730.

Virone, G., Tascone, R., Peverine, O.A. et al. (2008), «Combined-phase-shift waveguide polarizer», IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 18, No. 8, pp. 509–511.

Dubrovka, F.F. and Piltyay, S.I. (2013). «A novel wideband coaxial polarizer», IX International Conference on Antenna Theory and Techniques, Kyiv, Ukraine, pp. 473–474.

Kirilenko, A.A., Kulik, D.Yu., Pricolotin, S.A. et al. (2013), «Stepped approximation technique for designing coaxial waveguide polarizers», IX International Conference on Antenna Theory and Techniques, Odessa, Ukraine, pp. 470–472.

Piltyay, S.I., Bulashenko, A.V. and Demchenko, I.V. (2020), «Waveguide iris polarizers for Ku-band satellite antenna feeds», Journal of Nano- and Electronic Physics, Vol. 12, No. 5, pp. 05024-1–05024-5.

Bulashenko, A.V., Piltay, S.I. and Demchenko, I.V. (2020), «Analytical technique for iris polarizers development», IEEE International Conference on Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S&T), Kharkiv, Ukraine, pp. 471–476.

Piltyay S.I., Bulashenko, A.V. and Demchenko, I.V. (2013), «Compact polarizers for satellite information systems», IEEE International Conference on Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S&T), Kharkiv, Ukraine, pp. 317–322.

Bulashenko, A.V., Piltyay S.I. and Bykovsky, O.B. (2020), «Shyrokosmugovi poljaryzatory dlja suputnykovyh informacijnyh system», Materialy vseukrai'ns'koi' naukovo-praktychnoi' internet-konferencii' «Molod' v nauci: doslidzhennja, problemy, perspektyvy», Vinnytsia, pp. 365–368.

Zhu, Q.C., Williamson, A.G. and Neve, M.J. (2007), «Reactance of posts in circular waveguide», IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 55, No. 8, pp. 1685–1688.

Mospan, L.P., Kirilenko, A.A., Kulik, D.Yu. and Prikolotin, S.A. (2014), «Spectral properties of a rectangular wave guiding involving a pair of rectangular posts of equal heights», Telecommunications and Radio Engineering, Vol. 73, No. 1, pp. 1–17.

Deutschmann, B. and Jacob, A.F. (2020), «Broadband septum polarizer with triangular common port», IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 68, No. 2, pp. 693–700.

Dubrovka, F.F., Piltyay, S.I., Dubrovka, R.R. et al. (2020), «Optimum septum polarizer design for various fractional bandwidths», Radioelectronics and Communications Systems, Vol. 63, No. 1, pp. 15–23.

Kirilenko, A.A., Kulik, D.Yu., Rud, L.A. et al. (2004), «Compact septum polarizers with a circular output waveguide», Fifth International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Milimeter and Submilimeter Waves, Kharkov, Ukraine, pp. 686–688.

Mrnka, M., Pavlovic, M. and Raida, Z. (2016), «Antenna range illuminator based on a septum polarizer and dual-mode horn», IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 58, No. 4, pp. 82–86.

Wang, X., Huang, X. and Jin, X. (2010), «Novel square/rectangle waveguide septum polarizer», IEEE International Conference on Ubiquitous Wireless Broadband, Nanjing, China.

Dubrovka, F., Piltyay, S., Sushko, O. et al. (2020), «Compact X-band stepped-thickness septum polarizer», IEEE 12th Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques (ICATT*20), Kharkiv, Ukraine, pp. 135–138.

Tribak, A., Mediavilla, A., Cano, J.L. and other (2009), «Ultra-broadband low axial ratio corrugated quad-ridge polarizer», European Microwave Conference (EuMC), Rome, Italy, pp. 73–76.

Tikhonov, Y. (2016), «Comparison of two kinds of Ka-band circular polarisers for use in a gyro-travelling wave amplifier», IET Microwaves Antennas and Propagation, Vol. 10, No. 2, pp. 147–151.

Kulik, D.Yu., Mospan, L.P., Perov, A.O. and Kolmakova, N.G. (2016), «Compact-size polarization rotators on the basis of irises with rectangular slots», Telecommunications and Radio Engeneering, Vol. 75, No. 1, pp. 1–9.

Kolmakova, N., Perov, A., Derkach, V. and Kirilenko, A. (2016), «Polarization plane rotation by arbitrary angle using D4 symmetrical structures», IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 64, No. 2, pp. 429–435.

Marcuvitz, N. (1986), Waveguide handbook, Short Run Press Ltd., USA, 446 p.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-02

Номер

Розділ

ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЇ ТА РАДІОТЕХНІКА