СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЕ РЕШЁТКИ АНТЕНН ВИВАЛЬДИ С TEM-РУПОРОМ
Аннотация
Приведены конструкции и характеристики антенных решёток на основе антиподного излу-
чателя Вивальди. Исследуются антенные решётки с TEM-рупорами линейного и эллиптического
профиля. Проведена оптимизация параметров рупоров. Характеристики исследовались в диапазо-
не частот от 4 до 12 ГГц. Антенная решётка с TEM-рупором линейного профиля имеет лучший
КСВН в диапазоне от 4 до 5 ГГц (для крайних излучателей максимум равен 4,75, а для остальных –
3,33). Рабочая полоса частот антенной решётки находится в диапазоне от 4,90 до 12,00 ГГц (ко-
эффициент перекрытия kп=2,45). Частотная характеристика реализованного коэффициента
усиления (КУ) имеет провалы. Антенная решётка с TEM-рупор эллиптического профиля с узким
основанием имеет минимальную рабочую полосу частот (от 7,06 до 12,00 ГГц (kп=1,70)) и плав-
ную характеристику реализованного КУ. Антенная решётка с увеличенной шириной основания
TEM-рупора эллиптического профиля имеет лучший КСВН в диапазоне от 5,3 до 12,0 ГГц (для
крайних излучателей максимум равен 2,51, а для остальных – 2,15), но характеристика реализо-
ванного КУ плавная только до 9 ГГц. Рабочая полоса частот антенной решётки находится в диа-
пазоне от 4,84 до 12,00 ГГц (kп=2,48). Лучшие характеристики у антенной решётки с
TEM-рупором эллиптического профиля с расширенным основанием и увеличенной высотой. Увели-
чение высоты рупора приводит к увеличению значений реализованного КУ на частотах более
9,25 ГГц, где были провалы. Рабочая полоса частот находится в диапазоне от 4,72 до 12,00 ГГц (kп=2,54). В рабочей полосе частот значения реализованного КУ находятся в диапазоне от 11,9 до
20,6 дБ. Таким образом, выбором формы и параметров рупора можно улучшить частотные ха-
рактеристики антенной решётки.
Литература
Triangular Corrugated Edges, IEEE 27th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE), 2019,
pp. 1637-1642. DOI: 10.1109/IranianCEE.2019.8786722.
2. Tangwachirapan S., Thaiwirot W., Akkaraekthalin P. Design of Ultra-Wideband Antipodal Vivaldi
Antenna with Square Dielectric Lens for Microwave Imaging Applications, IEEE 7th International Electrical
Engineering Congress (iEECON), 2019, pp. 1-4. DOI: 10.1109/iEECON45304.2019.8939032.
3. Gibson P.J. The Vivaldi Aerial, IEEE 9th European Microwave Conference, 1979, pp. 101-105. DOI:
10.1109/EUMA.1979.332681.
4. Gazit E. Improved Design of the Vivaldi Antenna. Microwaves, IEE Proceedings, 1988, Vol. 135, Pt.
H. N. 2, pp. 89-92. DOI: 10.1049/ip-h-2.1988.0020.
5. Langley J.D.S., Hall P.S., Newham P. Novel ultrawide-bandwidth Vivaldi antenna and low
crosspolarisation, Electronics Letters, 1993, Vol. 29, Issue 23, pp. 2004-2005. DOI:
10.1049/el:19931336.
6. Logan J.T., Kindt R.W., Vouvakis M.N. A 1.2–12 GHz Sliced Notch Antenna Array, IEEE Transactions
on Antennas and Propagation, Apr. 2018, Vol. 66, No. 4, pp. 1818-1826. DOI:
10.1109/TAP.2018.2809476.
7. Ning Y., Ling L., Bao F., Li Z. An Ultra-wideband Miniaturized Antipodal Vivaldi Antenna, 2018
International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology ICMMT), 2018, pp. 1-3.
DOI: 10.1109/ICACCI.2018.8563335.
8. Minjie Guo et al. High-gain antipodal Vivaldi antenna with metamaterial covers, IET Microwaves,
Antennas & Propagation, 2019, Vol. 13, Iss. 15. DOI: 10.1049/iet-map.2019.0449.
9. Kumar R., Behera B. R., Suraj P. A Modified Leaf Shaped Antipodal Vivaldi Antenna for UWB Applications,
2018 IEEE Indian Conference on Antennas and Propogation (InCAP), 2018, pp. 1-4. DOI:
10.1109/INCAP.2018.8770788.
10. Suo Y., Qi F., Li W. Design of ultra-wideband TEM horn antenna for life detection, 2021 IEEE International
Symposium on Antenna and Propagation (ISAP), 2021, pp. 1–2. DOI: 10.23919/
ISAP47258.2021.9614515.
11. Wang D., Zheng S., Deng F., Hou D. Analysis on the time-domain transfer characteristics of UWB
horn antenna, IEEE 5th International Symposium on Microwave, Antenna, Propagation and EMC
Technologies for Wireless Communications, 2013, pp. 351-354. DOI: 10.1109/MAPE.2013.6689819.
12. Wang Y., Chen Y.-G. Research on the impact of TEM horn antenna’s structural parameter pulse waveform,
2011 IEEE International Conference on Electrical and Control Engineering, 2011, pp. 3155-3138.
DOI: 10.1109/ICECENG.2011.6057399.
13. Zalabsky T., Bezousek P. TEM horn antenna for high energy emission, IEEE 23rd International Conference
Radioelektronika (RADIOELEKTRONIKA), 2013, pp. 92-95. DOI: 10.1109/RadioElek.2013.6530898.
14. Lin S., Yu S., Jiao J.-L., Yang C.-T. Simulation and analysis of an ultra-wideband TEM horn antenna
with edge, 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP), 2017, pp. 1-2.
DOI: 10.1109/ISANP.2017.8228996.
15. Schoeman K., Meyer P., D.I.L. de Villiers. Exponential TEM horn with a convex triangular arc, 2013
IEEE Africon, 2013, pp. 1-5. DOI: 10.1109/AFRCON.2013.6757614.
16. Kaloshin V.A., Nguen K.Z. Issledovanie kharakteristik SSHP ploskikh dvumerno-periodicheskikh
reshetok TEM ruporov [Study of characteristics of UWB flat two-dimensional periodic arrays of TEM
horns], Zhurnal radioelektroniki [Journal of Radio Electronics], 2017, No. 5. Available at:
http://jre.cplire.ru/jre/may17/14/text.pdf.
17. Kaloshin V.A., Le N.T., Frolova E.V. Sverkhdiapazonnaya tsilindricheskaya antennaya reshetka TEM
ruporov [Ultra-range cylindrical antenna array of TEM horns], Zhurnal radioelektroniki [Journal of
Radio Electronics], 2020, No. 4. Available at: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.4.2.
18. Suo Y., Qi F., Li W. Design of exponential gradient TEM horn antenna for ground penetrating radar,
2021 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP), 2021, pp. 1-2. DOI:
10.23919/ISAP47258.2021.9614604.
19. Li Z.-H., Ma J., Wu J., Huang J.-J., Lu Y. -H., Peng L. Miniaturization Design of TEM Horn Antenna
for Ground-Penetrating Radar, 2023 IEEE International Conference on Microwave and Millimeter
Wave Technology (ICMMT), 2023, pp. 1-3. DOI: 10.1109/ICACCI.2018.8554597.
20. Ameri A.A. H, Kompa G., Bangert A. Study about TEM horn size reduction of ultrawideband radar
application, 2011 IEEE German Microwave Conference, 2011, pp. 1-4.
21. Rojhani N., Pieraccini M., Golazari S.S. A Compact TEM Horn Antenna for Ground Penetrating Radar,
2018 IEEE International Conference on Advances in Computing, Communications and Informatics
(ICACCI), 2018, pp. 1641-1645. DOI: 10.1109/ICACCI.2018.8554597.
22. Savostin V.S., Gevorkyan A.V. Ultra-Wideband 10-Element Antipodal Vivaldi Antenna Array with
Metallic Insert, 2023 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves RSEMW, 2023, pp. 420-423.
DOI: 10.1109/RSEMW58451.2023.10202131.
23. High Frequency Structural Simulator (HFSS). ANSYS. Available: https://www.ansys.com/products/
electronics/ansys-hfss
