Конструкция волноводной антенны с прорезями для морской радиолокационной системы

Волноводные конструкции приобрели популярность благодаря широкому применению в радиолокационных системах кораблей и самолетов Военно-морского флота. Волноводные модели обеспечивают высокую вероятность обнаружения мелких целей и снижают вероятность обнаружения ложных целей. Существует большое число исследований по широкой стенке щелевого волновода. Исследования, касающиеся узкой стенки волновода, известны много меньше. В работе предложена краевая волноводная щелевая антенная решетка на основе полукруглого конца наклонных щелевых излучающих волноводов. Длина наклонной прорези расширена до прилегающей широкой стенки полукруглой вырезки. Увеличенная длина повышает резонансную длину. Таким образом достигается более высокое усиление. Полукруглая вырезка в конце щели уменьшает составляющую кросс-поляризации, поэтому получаемый уровень боковых лепестков низкий. Проанализирован и спроектирован узкостенный наклонный щелевой волновод для работы в Х-диапазоне. Излучающие щели выполнены и поочередно повернуты на уширенной верхней пластине с полукруглой врезкой в соседние стенки. Этот метод позволяет удалять радиальную составляющую распространяющейся волны и добавляет осевую составляющую распространяющейся волны. Полукруглая нарезка увеличивает резонансную длину и увеличивает коэффициент усиления антенны. Разработанная волноводная структура обеспечивает высокий коэффициент усиления, а кроссполяризационная составляющая сведена к минимуму. В результате высокочастотного программного моделирования (High frequency Software Simulation, HFSS) получено усиление 26 дБ, уровень боковых лепестков составил около 20 дБ. Исследование реальной конструкция модели обеспечило усиление 24,5 дБ, измеренное на векторном анализаторе цепей (Vector Network Analyzer, VNA) при сохранении минимального уровня боковых лепестков.

1. Lubis M.A., Yusuf D.P., Apriono C., Rahardjo E.T. The effect of flange connectors on the radiation performance of narrow wall slotted waveguide antenna at X-band frequency. Proc. of the International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP), 2017, pp. 1–2. https://doi.org/10.1109/ISANP.2017.8228980

2. Enjiu R.K., Perotoni M.B. Slotted waveguide antenna design using 3D EM simulation. Microwave Journal, 2013, vol. 56, no. 7, pp. 72–84.

3. Murugaveni S., Karthik T. Design of slotted waveguide antenna for radar applications at X-band. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 2014, vol. 3, no. 11.

4. Salimi M., Gheitarani Sehrigh S., Rajebi S. Design and analysis of Microstrip Patch Antenna for hyperthermia applications in breast cancer. International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering (IJTPE), 2019, issue 41, vol. 11, no. 3, pp. 71–76.

5. Villeneuve T. Taylor patterns for discrete arrays. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1984, vol. 32, no. 10, pp. 1089–1093. https://doi.org/10.1109/TAP.1984.1143212

6. Johannes A., Maritz N. Investigation and Design of a Slotted Waveguide Antenna with Low 3D Sidelobes. Thesis. Stellenbosch University, 2010.

7. Hashimov A.M., Huseyn R.N. Modelling of Electromagnetic wave processes taking into account reactors with ungrounded neutrals and ovls in double-circuit long-distance ETL. International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering (IJTPE), 2019, issue 41, vol. 11, no. 4, pp. 81–88.

8. Derneryd A.G., Lagersted A. Novel slotted waveguide antenna with polarimetric capabilities. Proc. of the IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. Vol. 3, 1995, pp. 2054–2056. https://doi.org/10.1109/IGARSS.1995.524106

9. Gemnani S.K., Chowdhry B.S. Wide band square patch microstrip antenna design for WLAN and WiMAX application. International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering (IJTPE), 2016, issue 27, vol. 8, no. 2, pp. 46–52.

10. Wang W., Jin J., Lu J.G., Zhong S.S. Waveguide slotted antenna array with broadband, dual-polarization and low cross band SAR applications. Proc. of the IEEE International Radar Conference (RADAR), 2005, pp. 653–656. https://doi.org/10.1109/RADAR.2005.1435907

11. Hashemi-Yagnesh S., Elliott R.S. Analysis of untilted edge slots excited by tilted wires. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1990, vol. 38, no. 11, pp. 1737–1745. https://doi.org/10.1109/APS.1989.135008

12. Stangl M., Werninghaus R., Zahn R. The TERRASAR-X active phased array antenna. Proc. of the 6th IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology, 2003, pp. 70–75. https://doi.org/10.1109/PAST.2003.1256959

13. Bisht S., Saini S., Prakash V., Nautiyal B. Study the various feeding techniques of microstrip antenna using design and simulation using CST microwave studio. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering (IJETAE), 2014, vol. 4, no. 9, pp. 318–324.

14. Clauzierc S.M., Mikki S.M. A new method for the design of slot antenna arrays: Theory and experiment. Proc. of the 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), 2016, pp. 7481401. https://doi.org/10.1109/EuCAP.2016.7481401

15. Balanis C.A. Antenna Theory. Analysis and Design. Fourth Edition. John Wiley & Sons, Inc, 2016, 1104 p.

16. Christodoulou C.G., Wahid P.F. Fundamentals of Antennas: Concepts and Applications. SPIE Press, 2001. https://doi.org/10.1117/3.416262