Проектирование сверхширокополосного перехода от двухсторонней микрополосковой линии к параллельной полосковой линии для антенны симметричного типа

Предыстория: В данной статье представлены проектирование и реализация сверхширокополосного перехода от двухсторонней микрополосковой линии к параллельно-полосковой линии, которая обычно используется в качестве симметричного антенного фидера. Методы: Эта передача состоит из почти оптимального сужения металла на верхнем слое и экспоненциального сужения земли на нижнем слое. Передачи были смоделированы и оптимизированы в CST Microwave Studio, а затем изготовлены. Наконец, результаты моделирования и измерений сравниваются. Результаты: Результаты измерений показывают, что характеристики двух последовательных передач с почти оптимальными конусами имеют обратные потери более 10 дБ и вносимые потери одного перехода менее 1 дБ в полосе пропускания от 1,20 до 5,75 ГГц (1 :4.8). Для более широкой полосы пропускания вносимые потери на один переход менее 3 дБ и обратные потери лучше 10 дБ могут быть достигнуты в диапазоне от 1,20 до 9,68 ГГц (1:8,1). При нагрузке резистором 100 Ом обратные потери почти оптимальной конической передачи лучше 10 дБ могут быть получены в диапазоне от 0,86 до 11 ГГц (1:12,8).

Рупорная антенна с высокой апертурой и эффективностью

Рупорная антенна (см. рисунок 1) была разработана для удовлетворения требований, специфичных для ее использования в качестве важного компонента высокоэффективного усилителя Ka-диапазона: для функционирования необходима комбинация рупорной антенны и связанной с ней микрополосковой антенной решетки. в качестве пространственного делителя мощности, который питает 25 монолитных усилителей мощности СВЧ-интегральных схем (MMIC). Вышеупомянутое требование переводится, среди прочего, как дополнительное требование, чтобы рупор создавал одинаковое однородное вертикально поляризованное электромагнитное поле в своих участках, чтобы MMIC могли работать с максимальной эффективностью. Рупор питается от квадратного волновода сечением 5,9436 мм через переходник. Рупор имеет косинусоидальные, заполненные диэлектриком продольные гофры на вертикальных стенках, что создает жесткие граничные условия: Этот аспект конструкции рупора приводит к тому, что поле в апертуре рупора оказывается по существу вертикально поляризованным и почти однородным по амплитуде и фазе. Используемый здесь термин «косинусная конусность» означает, что глубина гофров является косинусной функцией расстояния вдоль рупора. Предварительные результаты моделирования характеристик методом конечных элементов показали, что благодаря косинусоидальной конусности характеристика импеданса этого рупора может быть лучше, чем было достигнуто ранее в аналогичном рупоре, имеющем линейно сужающиеся продольные гофры, заполненные диэлектриком. Можно создать жесткие граничные условия, используя одну гофру, заполненную диэлектриком, в каждой затронутой стенке, но лучшие результаты можно получить, используя большее количество гофров. Моделирование проводилось для косинусоидальной конструкции с одним и тремя гофрами. Для сравнения было также проведено моделирование конструкции с линейным конусом (см. рисунок 2). Конструкция с тремя гофрами была выбрана для минимизации стоимости изготовления при сохранении приемлемо высоких характеристик. Ожидается, что будущие конструкции, использующие большее количество гофров на длину волны, обеспечат лучшие отклики поля и, следовательно, более высокую эффективность апертуры.