Journal of Communications Technology and ElectronicsJournal of Communications Technology and ElectronicsРадиотехника и электроника0033-84943034-5901The Russian Academy of Sciences65069610.31857/S0033849424030011JVRVFCАНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ СИСТЕМЫАНТЕННО-ФИДЕРНЫЕСИСТЕМЫResearch ArticleElectromagnetic fields transformation in UWB infinite antenna arrays in the cluster excitation modeТрансформация электромагнитных полей в сверхширокополосных антенных решеткахBankovS. E.БанковС. Е.
Russian Federation
duplenkova@yandex.ruDuplenkovaM. D.ДупленковаМ. Д.
Russian Federation
duplenkova@yandex.ruKotelnikov Institute or Radioengineering and Electronics RASИнститут радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН1403202469320721631012025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0033-8494/article/view/650696

Infinite ultra-wideband (UWB) arrays of TEM horns and Vivaldi antennas were considered. At the first stage we used an array model in the quasi-periodic excitation mode in the form of a Floquet channel. It was implemented in the HFSS electromagnetic modeling system. At the second stage the array parameters in the cluster excitation mode were determined using the calculated scattering matrix of the Floquet channel. Two clusters of TEM horns and Vivaldi antennas were analyzed. They were finite along one coordinate and infinite along the other. It was investigated how the cluster size, frequency, amplitude distribution of exciting waves, scanning in the sector of angles affect the shape of the amplitude-phase distribution of the field in the array aperture. It was shown that the field distribution in the emitting aperture may differ significantly from the distribution of exciting waves at the inputs of the array elements. An explanation of this effect based on the representation of the field in the array in the form of a superposition of its eigen waves was proposed.

Рассмотрены бесконечные сверхширокополосные решетки ТЕМ-рупоров и антенн Вивальди. На первом этапе была использована модель решетки в режиме квазипериодического возбуждения в виде канала Флоке, которая реализована в системе электродинамического моделирования HFSS. На втором этапе по рассчитанной матрице рассеяния канала Флоке определены параметры решетки в режиме кластерного возбуждения, в том числе распределение части полного поля — поля излучения в апертуре решетки. Проанализированы два кластера: конечные по одной координате и бесконечные по другой. Исследовано влияние на форму амплитудного распределения поля излучения в апертуре таких факторов, как размер кластера, частота, амплитудное распределение возбуждающих волн, сканирование в секторе углов. Показано, что распределение поля в излучающей апертуре может существенно отличаться от распределения возбуждающих волн на входах излучателей решетки. Предложено объяснение данного эффекта, основанное на представлении поля в решетке в виде суперпозиции ее собственных волн.

Ultra wideband arrayTEM hornphased arrayFloquet channelcluster excitation modeСШП решеткаТЕМ-рупорфазированная антенная решеткаканал Флокекластерное возбуждениеМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian FederationИммореев И.Я. // РЭ. 2009. Т. 54. № 1. С. 5.Haghpanah M., Kashani Z.G., Param A.K. // 30th Intern. Conf. on Electrical Engineering (ICEE). IEEE. 2022. P. 42.Panzer B., Gomez-Garcia D., Leuschen C. et al. // J. Glaciology. 2013. V. 59. № 214. P. 244.Rodriguez-Morales F., Gogineni S., Leuschen C.J. et al. // IEEE Trans. 2013. V. GRS-52. № 5. P. 2824.Patel A., Paden J., Leuschen C. et al. // IEEE Trans. 2014. V. GRS-53. № 5. P. 2547.Liu H., Yang Z., Yue Y. et al. // NDT & E International. 2023. V. 133. Article No. 102726.Yarovoy A.G., Ligthart L.P. // Proc. Int. Symp. on Antennas for Radar Earth Observation. Delft. 8–9 Jun. 2000. Delft: Univ. of Technology.McGrath D.T., Baum C.E. // IEEE Trans. 1999. V. AP-47. № 3. P. 469.Elmansouri M.A., Ha J., Filipovic D.S. // IEEE Trans. 2017. V. AP-65. № 3. P. 1374.Elmansouri M.A., Filipovic D.S. // IET Microw. Antennas Propag. 2017. V. 11. № 15. P. 2134.Калошин В.А., Ле Н.Т., Фролова Е.В. // Журн. радиоэлектроники. 2020. № 4.http://jre.cplire.ru/jre/apr20/2/text.pdfFedorov V.M., Efanov M.V., Ostashev V.Y. et al. // Electronics. 2021. V.10. № 9. Article No. 1011.https://doi.org/10.3390/electronics10091011Банков С.Е., Дупленкова М.Д. // РЭ. 2018. Т. 63. № 1. С. 25.Банков С.Е., Калошин В.А., Нгуен К.З. // РЭ. 2018. Т. 63. № 7. С. 702.Банков С.Е., Калошин В.А., Ле Н.Т. // РЭ. 2018. Т. 63. № 12. С. 1263.Амитей Н., Галиндо В., Ву Ч. Теория и анализ фазированных антенных решеток. М.: Мир, 1974.Банков С.Е., Курушин А.А., Гутцайт Э.М. Решение оптических и СВЧ задач с помощью HFSS. М.: Оркада, 2012.Каценеленбаум Б.З. Теория нерегулярных волноводов с медленно меняющимися параметрами. М.: Изд-во АН СССР, 1961.Банков С.Е., Скородумова Е.А. // РЭ. 2015. Т. 60. № 5. С. 470.Банков С.Е., Дупленкова М.Д. // РЭ. 2015. Т. 60. № 6. С. 618.Грачёв Г.Г., Калошин В.А. // Журн. радиоэлектроники. 2020. № 1.http://jre.cplire.ru/jre/jan20/6/text.pdf.Bankov S.E., Duplenkova M.D. // IEEE8th All-Russian Microwave Conf. (RMC). Moscow, Russian Federation. 2022. P. 178.https://doi.org/10.1109/RMC55984.2022.10079619Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1977.