Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Диэлектрический резонатор антенна (ДРА) является радиостанция антенна в основном используется в микроволновых частотах и выше, который состоит из блока керамического материала различной формы, то диэлектрический резонатор , установленный на металлическую поверхности, на плоскости земли . Радиоволны вводятся внутрь материала резонатора из контура передатчика и отражаются между стенками резонатора, образуя стоячие волны . Стенки резонатора частично прозрачны для радиоволн, что позволяет излучению радиоволн в космос. [1]

Преимущество антенн с диэлектрическим резонатором в том, что в них отсутствуют металлические детали, которые теряют на высоких частотах, рассеивая энергию. Таким образом, эти антенны могут иметь меньшие потери и быть более эффективными, чем металлические антенны, на высоких частотах микроволновых и миллиметровых волн . [1] Диэлектрические волноводные антенны используются в некоторых компактных портативных беспроводных устройствах и военном радарном оборудовании миллиметрового диапазона. Антенна была впервые предложена Робертом Рихтмайером в 1939 году. [2] В 1982 году Лонг и др. выполнил первый проект и испытание диэлектрических резонаторных антенн с учетом модели вытекающего волновода в предположении магнитопроводящей модели диэлектрической поверхности. [3] В том самом первом исследовании Лонг и др. исследовал HEM11dмода в керамическом блоке цилиндрической формы для излучения в поперечном направлении. Спустя три десятилетия Guha в 2012 году представил еще один вид ( HEM12d ) с идентичным рисунком в поперечном направлении [4].

Эффект, подобный антенне, достигается за счет периодического качания электронов от емкостного элемента к заземляющему слою, который ведет себя как индуктор. Авторы далее утверждали, что работа диэлектрической антенны напоминает антенну, задуманную Маркони , с той лишь разницей, что индуктивный элемент заменен диэлектрическим материалом. [5]

Особенности [ править ]

Антенны с диэлектрическим резонатором обладают следующими привлекательными характеристиками:

  • Размер DRA порядка , где - длина волны в свободном пространстве, а - диэлектрическая проницаемость материала резонатора. Таким образом, выбирая высокое значение ( ), можно значительно уменьшить размер DRA.
  • В диэлектрических резонаторах отсутствуют внутренние потери в проводнике. Это приводит к высокой эффективности излучения антенны. Эта функция особенно привлекательна для антенн миллиметрового (мм) диапазона, где потери в антеннах, изготовленных из металла, могут быть высокими.
  • DRA предлагают простые схемы подключения почти ко всем линиям передачи, используемым на частотах микроволнового и миллиметрового диапазонов. Это делает их пригодными для интеграции в различные планарные технологии. Связью между DRA и плоской линией передачи можно легко управлять, изменяя положение DRA по отношению к линии. Таким образом, производительность DRA может быть легко оптимизирована экспериментально.
  • Полоса пропускания DRA может изменяться в широких пределах за счет подходящего выбора параметров резонатора. Например, ширина полосы мод низшего порядка DRA может быть легко изменена от долей процента до примерно 20% или более подходящим выбором диэлектрической проницаемости материала и / или стратегической формой элемента DRA. .
  • Также было успешно решено использование нескольких мод, излучающих одинаково. Одним из таких примеров является гибридная комбинация диэлектрического кольцевого резонатора и электрического монополя, которую первоначально исследовал Лапьер. [6] Множественные идентичные моды монопольного типа в кольцевом диэлектрическом кольцевом резонаторе были теоретически проанализированы Гуха, чтобы показать их уникальные комбинации с традиционным электрическим монополем, приводящим к СШП антеннам. [7]
  • Каждый режим DRA имеет уникальное внутреннее и связанное с ним внешнее распределение поля. Следовательно, можно получить разные характеристики излучения, возбуждая различные режимы ДРА.
  • Различные моды излучения также использовались для создания идентичных диаграмм направленности с использованием составной геометрии с особенностями более широкой полосы пропускания. [8] [9]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Заметки [ править ]

  1. ^ а б Хуанг, Као-Чэн; Дэвид Дж. Эдвардс (2008). Антенны миллиметрового диапазона для гигабитной беспроводной связи: практическое руководство по проектированию и анализу в системном контексте . США: John Wiley & Sons. С. 115–121. ISBN 0-470-51598-8.
  2. ^ Richtmeyer, Роберт (1939), "Диэлектрические резонаторы", Журнал прикладной физики , 10 : 391, DOI : 10,1063 / 1,1707320
  3. ^ Лонг, S .; McAllister, M .; Шен, Л. (1983), "Резонансная цилиндрическая диэлектрическая резонаторная антенна", IEEE Transactions on Antennas and Propagation , 31 : 406–412, doi : 10.1109 / tap.1983.1143080
  4. ^ Гуха, D .; и другие. (2012), «Режим более высокого порядка для широкополосного излучения с высоким коэффициентом усиления от антенн с цилиндрическим диэлектрическим резонатором», IEEE Transactions on Antennas and Propagation , 60 : 71–77, doi : 10.1109 / TAP.2011.2167922
  5. ^ «Новая теория ведет к гигагерцовой антенне на чипе» . Проверено 19 апреля 2015 года .
  6. ^ Lapierre, M .; и другие. (2005), "Ультра широкополосного монополь / диэлектрический резонатор антенна", IEEE СВЧ и беспроводные компоненты Письмо , 15 : 7-9, DOI : 10,1109 / LMWC.2004.840952
  7. ^ Гуха, D .; и другие. (2006), «Усовершенствованные рекомендации по проектированию сверхширокополосной монопольно-диэлектрической резонаторной антенны», IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , 5 : 373–376, doi : 10.1109 / LAWP.2006.881922
  8. ^ Гуха, D .; Antar, Y. (2006), «Четырехэлементная цилиндрическая диэлектрическая резонаторная антенна для широкополосного монопольного излучения», IEEE Transactions on Antennas and Propagation , 54 : 2657–2662, doi : 10.1109 / TAP.2006.880766
  9. ^ Гуха, D .; Антар, Ю. (2006), «Новая полусферическая диэлектрическая резонаторная антенна для широкополосного излучения монопольного типа», IEEE Transactions on Antennas and Propagation , 54 : 3621–3628, doi : 10.1109 / TAP.2006.886547