Перейти до вмісту
Наукові вісті КПІ
ISSN 2617-5509 · e‑ISSN 2663-7472 Відкритий доступ · CC BY 4.0
Т. · № 1 · 2021 тра 28, 2021 статті

МОДЕЛЮВАННЯ КОМПАКТНИХ ПОЛЯРИЗАТОРІВ ДЛЯ СУПУТНИКОВИХ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ ІЗ УРАХУВАННЯМ ТОВЩИНИ ДІАФРАГМ

АБ
Андрій Васильович Булашенко Відповідальний Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
СП
Степан Іванович Пільтяй Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute , Ukraine Україна
ІД
Іван Вольдемарович Демченко Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute , Ukraine Україна
Опублікованотра 28, 2021
PDF
НВКПІ 1 ТОМ · 1
ТОМ · № 1 · 2021 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Одним із основних завдань у сучасних супутникових телекомунікаційних системах є збільшення обсягів передачі інформації з одночасним збереженням її якості. Ключовим елементом таких систем є антенні системи із поляризаційним обробленням, яке здійснюють поляризатори. Тож важливим завданням є розробка нових поляризаторів і простих методів їх аналізу та оптимізації. Найбільш простими, ефективними, технологічними та актуальними для аналізу є поляризатори на основі хвилеводів із діафрагмами. Мета дослідження. Метою роботи є створення математичної моделі поляризатора на основі квадратного хвилеводу з діафрагмами, яка дає можливість аналізувати вплив параметрів конструкції поляризатора на його електромагнітні характеристики. Методика реалізації. Математична модель хвилевідного поляризатора з діафрагмами створюється методом декомпозиції із використанням хвильових матриць передачі та розсіювання. Для врахування товщини діафрагм використано їх еквівалентні Т- і П-подібні схеми. Результати дослідження. Розроблено математичну модель хвилевідного поляризатора з діафрагмами, яка враховує їх товщину і ґрунтується на загальній хвильовій матриці розсіювання хвилевідного поляризатора. Ця матриця була отримана на основі теорії мікрохвильових кіл. Через елементи матриці були визначені основні характеристики хвилевідного поляризатора. Проведено оптимізацію характеристик поляризатора для роботи в Ku-діапазоні частот 10,7–12,8 ГГц. Висновки. Запропонована математична модель хвилевідного поляризатора з діафрагмами забезпечує врахування висот діафрагм, відстаней між ними та їх товщини. Отримані результати показують, що ця модель є простішою та швидшою для розрахунку електромагнітних характеристик, порівнюючи з методом скінченних елементів, який часто використовують для аналізу мікрохвильових пристроїв різного призначення.

Ключові слова

#поляризатор #хвилевід #діафрагма #матриця передачі #матриця розсіювання #диференційний фазовий зсув #коефіцієнт стійної хвилі за напругою #коефіцієнт еліптичності #кросполяризаційна розв’язка

Посилання

  1. D.M. Pozar, Microwave Engineering, 4th ed. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2012, 732 p.
  2. S.S. Gao et. al., Circularly Polarized Antennas. Chichester: John Wiley & Sons, 2014, 322p.
  3. K. Sellal et. al., “A new substrate integrated waveguide phase shift,” in European Microwave Conf., Manchester, UK, 2006, pp. 72–75. doi: 10.1109/EUMC.2006.281184
  4. L.P. Mospan et. al., “Spectral properties of a rectangular wave guiding unit involving a pair of rectangular posts of equal heights,” Telecommun. Radio Eng., vol. 73, no. 1, pp. 1–17, 2014. doi: 10.1615/TelecomRadEng.v73.i1.10
  5. L.P. Mospan et. al., “Rectangular waveguide section with a pair of antipodal posts: Spectral characteristics,” in 2015 Int. Conf. Antenna Theory Techniques (ICATT), Kyiv, Ukraine, 2015. doi: 10.1109/ICATT.2015.7136867
  6. J.D. Bull et. al., “Asymmetrically strained ridge waveguide for passive polarization conversion,” IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 20, no. 24, pp. 2186–2188, 2008. doi: 10.1109/LPT.2008.2007221
  7. S.I. Piltyay et. al., “New tunable iris-post square waveguide polarizers for satellite information systems,” in IEEE 2nd Int. Conf. Advanced Trends Information Theory, Kyiv, Ukraine, 2020, pp. 342–348. doi: 10.1109/ATIT50783.2020.9349357
  8. S.I. Piltyay et. al., “Compact Ku-band iris polarizers for satellite telecommunication systems,” Telecommun. Radio Eng., vol. 79, no. 19, pp. 1673–1690, 2020. doi: 10.1615/TelecomRadEng.v79.i19.10
  9. G.V. Eleftheriades et. al., “Some important properties of waveguide junction generalized scattering matrices in the context of the mode matching technique,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 42, no. 10, pp. 1896–1903, 1994. doi: 10.1109/22.320771
  10. S.Y. Yu and J. Bornemann, “Classical eigenvalue mode-spectrum analysis of multiple-ridged rectangular and circular waveguides for the design of narrowband waveguide components,” Int. J. Numer. Model.: Electron. Netw., Device. Field., vol. 22, no. 6, pp. 395–410, 2009. doi: 10.1002/JNM.716
  11. S.I. Piltyay and F.F. Dubrovka, “Eigenmodes analysis of sectoral coaxial ridged waveguides by transverse field-matching technique. Part 1. Theory,” RADAP, vol. 54, pp. 13–23, 2013.
  12. S.I. Piltyay, “Enhanced C-band coaxial orthomode transducer”, RADAP, vol. 57, pp. 35–42, 2014.
  13. W. Sun and C.A. Balanis, “MFIE analysis and design of ridged waveguides,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 41, no. 11, pp. 1965–1971, 1993. doi: 10.1109/22.273423
  14. A.E. Serebryannikov et. al., “Fast coupled-integral-equations-based analysis of azimuthally corrugated cavities,” IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 14, no. 5, pp. 240–242, 2004. doi: 10.1109/LMWC.2004.827833
  15. S.I. Piltyay, “Numerically effective basis functions in integral equation technique for sectoral coaxial ridged waveguides,” in 2012 Int. Conf. on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory, Kharkiv, Ukraine, 2012, pp. 492–495. doi: 10.1109/MMET.2012.6331195
  16. S. Amari et. al., “Application of a coupled-integral-equations technique to ridged waveguides,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 44, no. 12, pp. 2256–2264, 1996. doi: 10.1109/22.556454
  17. A.V. Bulashenko et. al., “Analytical technique for iris polarizers development,” IEEE Int. Conf. Problems Infocommunications. Science Technology (PIC S&T), Kharkiv, Ukraine, 2020, pp. 464–469.
  18. S. I. Piltyay et. al., “Analytical synthesis of waveguide iris polarizers,” Telecommun. Radio Eng., vol. 79, no. 18, p. 1579, 2020. doi: 1010.1615/TelecomRadEng.v79.i18.10
  19. A.V. Bulashenko and S.I. Piltyay, “Equivalent microwave circuit technique for waveguide iris polarizers development, ” RADAP, vol. 83. pp. 17–28, 2020.
  20. A.V. Bulashenko et. al., “Wave matrix technique for waveguide iris polarizers simulation. Theory”, J. Nano- Electron. Phys., vol. 12, no. 6, pp. 06026–1, 2020. doi: 10.21272/jnep.12(6).06026
  21. R. Tascone et. al., “Scattering matrix approach for the design of microwave filters,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 48, no. 3, pp. 423–430, 2000. doi: 10.1109/22.826842
  22. S. Amari, “Synthesis of cross-coupled resonator filters using an analytical gradient-based optimization technique,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 48, no. 9, pp. 1559–1564, 2000. doi: 10.1109/22.869008
  23. J.R. Sanchez et. al., “Microwave filter based on substrate integrated waveguide with alternating dielectric line sections,” IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 28, no. 11, pp. 990–992, 2018. doi: 10.1109/LMWC.2018.2871644
  24. A.V. Bulashenko, “Evaluation of D2D communications in 5G networks”, RADAP, no. 81, pp. 21–29, 2020. doi: 10.20535/RADAP.2020.81.21-29
  25. A.V. Bulashenko et. al., “Mathematical modeling of iris-post sections for waveguide filters, phase shifters and polarizers,” in Proc. IEEE 2nd Int. Conf. Advanced Trends Information Theory, Kyiv, Ukraine, 2020, pp. 330–336.
  26. D. Yu. Kulik et. al., “Compact-size polarization rotators on the basis of irises with rectangular slots,” Telecommun. Radio Eng., vol. 75, no. 1, pp. 1–9, 2016. doi: 10.1615/TelecomRadEng.v75.i1.10
  27. Y.-P. Lyu et. al., “Proposal and synthesis design of differential phase shifters with filtering function,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 65, no. 8, pp. 2906–2917, 2017. doi: 10.1109/TMTT.2017.2673819
  28. A.A. Kirilenko et. al., “Comparative analysis of tunable compact rotators,” J. Electromagn. Waves Applicat. Microw. Antennas and Propag., vol. 33, no. 3, pp. 304–319, 2019. doi: 10.1080/09205071.2018.1550443
  29. A.A. Kirilenko et. al., “Design and optimization of broadband ridged coaxial waveguide polarizers,” in Int. Kharkov Symp. Physics Engineering Microwaves Millimeter Submillimeter Waves (MSMW), Kharkiv, Ukraine, pp. 445–447, 2013. doi: 10.1109/MSMW.2013.6622082
  30. Yu. Tikhov, “Comparison of two kinds of Ka-band circular polarisers for use in a gyro-travelling wave amplifier,” IET Microw. Antenn. Propag., vol. 10, no. 2, pp. 147–151, 2016. doi: 10.1049/IET-MAP.2015.0292
  31. F.F. Dubrovka and S.I. Piltyay, “A novel wideband coaxial polarizer”, in 2013 IX Int. Conf. Antenna Theory Techniques (ICATT), Kyiv, Ukraine, pp. 473–474, 2013. doi: 10.1109/ICATT.2013.6650816
  32. A.W. Pollak and M.E. Jones, “A compact quad-ridge orthogonal mode transducer with wide operational bandwidth,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol. 17, no. 3, pp. 422–425, 2018. doi: 10.1109/LAWP.2018.2793465
  33. A.V. Bulashenko et. al., “Optimization of a polarizer based on a square waveguide with irises,” Science-Based Technol., vol. 47, no. 3, pp. 287–297, 2020. doi: 10.18372/2310-5461.47.14878
  34. I. Agnihotri and S.K. Sharma, “Design of a compact 3-D metal printed Ka-band waveguide polarizer,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol. 18, no. 12, pp. 2726–2730, 2019. doi: 10.1109/LAWP.2019.2950312
  35. G. Mishra et. al., “A circular polarized feed horn with inbuilt polarizer for offset reflector antenna for $W$-band CubeSat applications,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 67, no. 3, pp. 1904–1909, 2019. doi: 10.1109/TAP.2018.2886704
  36. S.I. Piltyay et. al., “Compact polarizers for satellite information systems,” IEEE Int. Conf. Problems Infocommunications. Science Technology (PIC S&T), Kharkiv, Ukraine, 2020, pp. 317–322.
  37. S.I. Piltyay et. al., “Waveguide iris polarizers for Ku-band satellite antenna feeds,” J. Nano- Electron. Phys., vol. 12, no. 5, pp. 05024–1, 2020. doi: 10.21272/jnep.12(5).05024
  38. A.A. Kirilenko et. al., “A tunable compact polarizer in a circular waveguide”, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 67, no. 2, pp. 592–596, 2019. doi: 10.1109/TMTT.2018.2881089
  39. B. Deutschmann and A.F. Jacob, “Broadband septum polarizer with triangular common port,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 68, no. 2, pp. 693–700, 2020. doi: 10.1109/TMTT.2019.2951138
  40. F.F. Dubrovka et. al., “Circularly polarised X-band H11- and H21-modes antenna feed for monopulse autotracking ground station: Invited paper,” in 2020 IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW), Kharkiv, Ukraine, pp. 196–202, 2020. doi: 10.1109/UkrMW49653.2020.9252600
  41. R.E. Collin, Fondations for microwave engineering, 2nd ed. New Jersey: John Wiley & Sons 2001, 945p.
  42. N. Marcuvitz, Waveguide handbook, London: Peter Peregrinus, 1986, 448 p. doi: 10.1049/PBEW021E
  43. T.A. Milligan, Modern Antenna Design, 2nd ed. New Jersey: John Wiley & Sons, 2005, 632 p.
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

ДВОЕТАПНИЙ ПІДХІД ДО СЕГМЕНТАЦІЇ СУПУТНИКОВИХ ЗНІМКІВ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ ПЛОЩІ АСФАЛЬТОВАНОГО ПОКРИТТЯ ПАРКОВОК

Олександр Гончарук, Надія Недашківська

Проблематика. Точна оцінка площі асфальтованих парковок є важливою для містобудування та екологічного моніторингу. Однак спектральна подібність асфальту паркувальних…

#семантична сегментація #супутникові знімки #паркінг #нейронна мережа
10.20535/kpisn.2026.3.367540

ФОРМАЛІЗАЦІЯ РОЗРІДЖЕНОГО ANP З БІНАРНИМИ ПОРІВНЯННЯМИ НА ОСНОВІ ДАНИХ У КОЛІ ОДНОРІДНИХ КОМПОНЕНТІВ ДЛЯ ПРІОРИТИЗАЦІЇ РОЗПОДІЛУ РЕСУРСІВ

Вадим Романюк

Проблематика. Задачі розподілу обмежених ресурсів між взаємозалежними однорідними об’єктами виникають у багатьох прикладних сферах — зокрема, під час конкурсного…

#розподіл ресурсів #однорідні компоненти #взаємозалежності #аналітичний мережевий процес
10.20535/kpisn.2026.3.368158

РОЗРОБКА МЕТОДУ ФОРМАЛІЗАЦІЇ ДИНАМІЧНИХ ТЕПЛОВИХ ПОРТРЕТІВ ДЛЯ НАДІЙНОГО ВИЯВЛЕННЯ ЦІЛЕЙ

Степан Лис, Оксана Оборська

Проблематика. Автоматизовані системи спостереження з БпЛА стикаються з подвійним викликом: виявленням теплоконтрастних об'єктів у реальному часі та їх ідентифікацією в…

#тепловізійні системи #ідентифікація цілей #локалізація зони інтересу #динамічний тепловий портрет
10.20535/kpisn.2026.3.359114

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Схожі статті

1-10 з 82

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.