АНТЕННАЯ РЕШЕТКА КОМПАКТНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ВИВАЛЬДИ С ЭЛЛИПТИЧЕСКИМИ ВЫРЕЗАМИ НА КРОМКЕ
Аннотация
Исследовано влияние эллиптических вырезов на кромке компактного излучателя Вивальди,
рассчитанного в составе бесконечной фазированной антенной решетки (ФАР) и конечной антен-
ной решетки (АР), на его характеристики излучения. Оценены коэффициент стоячей волны по
напряжению (КСВН) и коэффициент усиления (КУ) излучателя. Для излучателя в составе беско-
нечной ФАР характеристики излучения получены в секторе углов ±60° в плоскостях Е и Н. Опре-
делено, что введение вырезов эллиптической формы размером 3 × 2 мм на кромке излучателя Ви-
вальди в составе бесконечной ФАР позволяет расширить рабочую полосу частот по уровню
КСВН ≤ 3 в обеих плоскостях, а также улучшить средний уровень КСВН в Е–плоскости. В режи-
ме сканирования в секторе углов ±60° в Е–плоскости коэффициент перекрытия по уровню
КСВН ≤ 3 увеличивается с 2,86 до 3,41, а в Н–плоскости в режиме сканирования в секторе углов
±45° коэффициент перекрытия по уровню КСВН ≤ 3 (≤ 3,05 при 45°) увеличивается с 2,74 до 3,15.
Исследована 16-элементная АР компактных сверхширокополосных (СШП) излучателей Вивальди с
эллиптическими вырезами на кромке и без них. При добавлении эллиптических вырезов в конструк-
цию излучателей АР конечного размера коэффициент перекрытия увеличивается с 2,07 до 2,37.
Определено, что АР, также как и излучатель в составе бесконечной ФАР, является СШП и мо-
жет работать в диапазоне от 283,8 до 671,3 МГц по уровню КСВН ≤ 3, чему соответствует
коэффициент перекрытия 2,37. Средний уровень КСВН при включении всех излучателей распо-
лагается по уровню КСВН = 4, а при подключении одного ряда излучателей на согласованные нагрузки – по уровню КСВН = 1,6. В основном практически во всей рабочей полосе частот в этом
случае значение КСВН ниже уровня КСВН = 2,3. КУ в рабочей полосе частот располагается в
пределах от 3,82 до 9,50 дБ.
Литература
posobie dlya vuzov [Electrically scanned antennas (introduction to theory): a textbook for universities].
Moscow: Sayns-press, 2002, 231 p.
2. Zyryanov Yu.T., Fedyunin P.A., Belousov O.A. [i dr.]. Antenny: ucheb. posobie dlya vuzov [Antennas:
a textbook for universities]. 5th ed. St. Petersburg: Lan', 2022, 412 p.
3. Gavrilov L.R. Dvumernye fazirovannye reshetki dlya primeneniya v khirurgii: mnogofokusnaya
generatsiya i skanirovanie [2D phased arrays for surgical applications: multifocal generation and scanning],
Akusticheskiy zhurnal [Acoustic magazine], 2003, Vol. 49, No. 5, pp. 604-612.
4. Gol'dina I.M., Trofimova E.Yu., Kokov L.S. [i dr.]. Vozmozhnosti vnutrisosudistogo ul'tra-zvukovogo
issledovaniya s ispol'zovaniem kateternogo datchika s fazirovannoy reshetkoy v diagnostike i lechenii
rassloeniya aorty [The potential of intravascular ultrasound using a phased array catheter probe in the
diagnosis and treatment of aortic dissection], Ul'trazvukovaya i funktsional'naya diagnostika [Ultrasound
and functional diagnostics], 2016, No. 1, pp. 78-89.
5. Kalashnikov S.N., Belousov O.A. Fazirovannaya antennaya reshetka dlya sistem tsifrovogo televideniya
[Phased array digital TV systems], Voprosy sovremennoy nauki i praktiki. Universitet im. V.I. Vernadskogo
[Issues of modern science and practice. University named after V.I. Vernadsky], 2014, No. 3 (53), pp. 62-67.
6. Ovchinnikova E.V., Gadzhiev E.V., Kondrat'eva S.G. [i dr.]. Antennye reshetki sputnikovykh
mobil'nykh telekommunikatsionnykh sistem [Antenna arrays for satellite mobile telecommunication
systems], Voprosy elektromekhaniki. Trudy VNIIEM [Questions of electromechanics. Proceedings of
VNIIEM], 2021, Vol. 182, No. 3, pp. 39-54.
7. Khansen R.S. Skaniruyushchie antennye sistemy SVCh [Microwave scanning antennas]. Vol. 1: transl.
from engl., ed. by Markov G.T. and Chaplin A.F. Moscow: Izd-vo Sovetskoe radio, 1966, 538 p.
8. Voskresenskiy D.I., Gostyukhin V.L., Maksimov V.M. [i dr.]. Ustroystva SVCh i antenny.
Proektirovanie fazirovannykh antennykh reshetok: ucheb. posobie dlya vuzov [Microwave devices and
antennas. Design of phased array antennas: A textbook for universities]. 3rd ed. Moscow:
Radiotekhnika, 2003, 631 p.
9. Gibson P.J. The Vivaldi aerial, Proc. 9th European Microwave Conference, 1979, pp. 101-105.
10. Latha T., Ram G., Kumar G.A., Chakravarthy M. Review on Ultra-Wideband Phased Array Antennas,
IEEE Access, 2021, Vol. 9, pp. 129742-129755.
11. Sahar Saleh, Mohd Haizal Jamaluddin, Faroq Razzaz, Saud M. Saeed, Nick Timmons, Jim Morrison
Compactness and performance enhancement techniques of ultra-wideband tapered slot antenna:
A comprehensive review, Alexandria Engineering Journal, 2023, Vol. 74, pp. 195-229.
12. Eichenberger J., Yetisir E., Ghalichechian N. High-gain antipodal Vivaldi antenna with
pseudoelement and notched tapered slot operating at (2.5 to 57) GHz, IEEE Trans. Antennas Propag.,
2019, Vol. 67, No. 7, pp. 4357-4366.
13. Dixit A.S., Kumar S. A Survey of Performance Enhancement Techniques of Antipodal Vivaldi Antenna,
IEEE Access., 2020, Vol. 8, pp. 45774-45796.
14. Loo X.S., Win M.Z., Yeo K.S. A high gain 60 GHz antipodal Fermi-tapered slot antenna based on robust
synthesized dielectric, Microw. Opt. Technol. Lett., 2018, Vol. 61, No. 3, pp. 761-765.
15. Kosak R.E., Gevorkyan A.V. Research of Ways to Improve Radiation Characteristics of Phased Array
Radiator Based on Vivaldi Antenna, 2021 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves
(RSEMW), 2021, pp. 211-214.
16. Kosak R.E., Gevorkyan A.V., Yukhanov Yu.V. Izluchatel' fazirovannoy antennoy reshetki
uzkougol'nogo skanirovaniya [Narrow-angle scanning phased array antenna radiator], Komp'yuternye i
informatsionnye tekhnologii v nauke, inzhenerii i upravlenii (KomTekh-2022) [Computer and information
technologies in science, engineering and management (KomTech-2022)], 2022, pp. 258-263.
17. Kosak R.E., Gevorkyan A.V. Kompaktnyy sverkhshirokopolosnyy izluchatel' Vival'di kardioidnoy
formy s pryamougol'nymi impedansnymi vstavkami [Compact cardioid Vivaldi ultra-wideband radiator
with rectangular impedance inserts], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering
Sciences], 2024, No. 3, pp. 276-284. DOI: 10.18522/2311-3103-2024-3-276-284.
18. Briqech Z., Sebak A., Denidni T. A. High gain 60 GHz antipodal Fermi tapered slot antenna with sine
corrugation, Microw. Opt. Technol. Lett., 2014, Vol. 57, No. 1, pp. 6-9.
19. Phalak K.D., Briqech Z., and Sebak A. Ka-band antipodal Fermilinear tapered slot antenna with a
knife edge corrugation, Microw. Opt. Technol. Lett., 2014, Vol. 57, No. 2, pp. 485-489.
20. Indenbom M.V. Antennye reshetki podvizhnykh obzornykh RLS. Teoriya, raschet, konstruktsii:
monografiya [Antenna arrays of mobile surveillance radars. Theory, calculation, designs: monograph].
Moscow: Radiotekhnika, 2015, 416 p.