Электродинамическое моделирование излучающих реберно-диэлектрических структур

Астафурова, Ольга Анатольевна

Электродинамическое моделирование излучающих реберно-диэлектрических структур тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Астафурова, Ольга Анатольевна АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Волгоград МЕСТО ЗАЩИТЫ

2007 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Электродинамическое моделирование излучающих реберно-диэлектрических структур»

Автореферат диссертации на тему "Электродинамическое моделирование излучающих реберно-диэлектрических структур"

^Н^ п и си

АстафуроваОльга Анатольевна

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗЛУЧАЮЩИХ РЕБЕРНО-ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТРУКТУР

Специапьность01 04 03 Радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических нау к

Москва-2007

003057858

Работа выполнена в Волгоградском государсгвенномуниверситете Научный руководитель, доктор физико-математических нау к,

Ведущая организация - Научно-исследоватеяьский и конструкторский институтрадиозлекгронной техники - филиал ФГУП «ПО «Старт»

Защита диссертации оостаится 25 мая 2007 г в 13 часов на заседании диссертационного совета Д212 131 01 в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете) МИРЭА по адресу Москва, пр Вернадского, 78 Сдиссертацией можно ознакомиться вбиблиотеке МИРЭА Авторефератразоспан 25 апреля2007г

профессор

НефедовЕвгений Иванович

Научный консультант: доктор технических нгг/к

Заярнын Вячеслав Петрович

Официальные оппоненты.

доктор технических наук,профессор ПетровА С

доктор технических на/ к, профессор Яцышен В В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из основных тенденций развития науки и технологий является освоение новых, все более коротковолновых диапазонов электромагнитных волн [1, 2] Основные физические идеи, определяющие устойчивый интерес ученых и инженеров к СВЧ-КВЧ диапазону связаны с возможностью повышения разрешающих способностей радиолокационных, радиоастрономических и др систем обработки информации Известно, что ширина диаграммы направленности антенны пропорциональна длине волны и обратно пропорциональна размеру ее апертуры Увеличение апертуры нередко связано, например, в радиоастрономии, с увеличением стоимости антенны, а уменьшение возможно только за счет укорочения волны Укорочение волны тоже имеет свои пределы, связанные с точностью исполнения поверхности антенны (соразмерность длины волны и шероховатости поверхности) Второе обстоятельство, способствующее изучению рассматриваемого диапазона частот - необходимость увеличения объема канала связи, т е расширение диапазона рабочих частот, непосредственно связанное с необходимостью обработки больших объемов информации Повышение быстродействия систем по обработке информации ведет к резкому увеличению тактовой частоты, а это в свою очередь и приводит к использованию СВЧ-КВЧ диапазона

Также важным аспектом развития СВЧ техники является потребность снижения массы и уменьшения габаритов радиотехнической аппаратуры (РТА), повышение надежности, долговечности, технологичности, уменьшение стоимости РТА и вычислительной техники

Результаты миниатюризации нашли свое отражение и в антенной технике, поскольку уменьшение массогабаритных параметров РТА возможно только при соответствующем подходе к вопросу построения антенных систем

Целью диссертационной работы является выявление основных закономерных особенностей излучения реберно-диэлектрической линии, приложение полученных результатов для создания антенн на ее основе, и исследование зависимостей характеристик излучения этих антенн от геометрических размеров (рис 1)

Основные задачи исследования: описание распространения волн в реберно-диэлектрической линии, определение диапазона ее параметров для использования в качестве направляющей структуры излучателя, определение источника излучения и описание условий его излучения, изготовление

антенн на основе реберно-диэлектрической линии, построение диаграмм направленности и выявление зависимостей характеристик излучения от геометрических параметров

Рис 1 Конструкция антенны на регулярной реберно-диэлектрической линии с согласующим устройством

Метод исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием математического аппарата теории распространения волн в направляющих структурах (метод частичных областей) и теории излучения (метод запаздывающего потенциала, интеграл Кирхгоффа с диадической функцией Грина для бесконечной полуплоскости) Условиями, в рамках которых получены результаты исследования, являются отсутствие в ре-берно-диэлектрической линии потерь в диэлектрике и бесконечно тонком металле, бесконечно большие размеры ребер и диэлектрической пласт ины фиксированной толщины, определение поля излучения структуры в дальней зоне, когда длина излучателя значительно больше длины волны Экспериментальные исследования характеристик излучения опытных образцов антенн проводились в 3-х сантиметровом диапазоне на аппаратно-программном комплексе «Флора» в условиях безэховой камеры (измерение амплитудной диаграммы направленности)

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Математическая модель реберно-диэлектрической линии, в рамках которой определяется диапазон геометрических параметров, влияющих на излучение, распространяющейся в РДЛ основной волны, в свободное пространство Границы этого диапазона определяются расстоянием между

ребрами (шириной щели) в реберно-диэлектрической линии ло/2<и<Я() и выполнением условия для замедления волны 1<с/Уф<1,2

2 Математическая модель антенны на основе РД-П, учитывающая вклад дифракции волны на металлических ребрах ее излучающего края в осевое излучение антенны Алгоритмы и программы для анализа характеристик излучения антенн не основе РДЛ

3 Результаты опытных измерений, показывающие, что практическое у величение высоты ребер излучающего края антенны более 3 Яо не влияет на диаграмму направленности

4 Зависимости основных характеристик излучения от геометрических параметров антенны полученные на основе созданной математической модели и опытных исследований

Достоверность результатов подтверждается

- совпадением результатов, полученных с помощью математических моделей, с результатами опытов

- исследованием внутренней сходимости алгоритмов, реализующих физические и математические модели,

- совпадением результатов исследования, в частности, для предельных случаев геометрии исследуемых структур, с общеизвестными результатами или данными, полученными из литературных источников,

Научная новизна. В работе получены следующие новые научные результаты

1 Впервые представлены конструкция антенны на основе реберно-диэлектрической линии, опытные характеристики ее излучения и их зависимости от геометрических размеров направляющей структуры

2 Впервые определены параметры реберно-диэлектрической линии, при которых распространяющаяся волна становится слабо связанной с направляющей структурой и начинает излучаться в свободное пространство

3 На основании впервые проведенного анализа зависимостей ширины основного луча от длины антенны, и сравнении их с аналогичными характеристиками других излучателей, антенна на основе реберно-диэлектрической линии отнесена классу антенн бегущей волны осевого излучения и среди этого класса она имеет наиболее узкий луч и высокий КНД

4 Впервые проведены исследования частотны, характеристик антенн на основе реберно-диэлектрической линии, которые показывают, что характеристики излучения слабо меняются в диапазоне 1,5 1 и остаются удовлетворительными в диапазоне 2 1

5 Впервые построена математическая модель антенны на основе ре-берно-диэлектрической линии, которая с точностью 5-10 % описывает основной луч диаграммы направленности и с 15-20 % точностью уровень первых боковых лепестков В рамках этой модели показана невозможность использования функции Грина для свободного пространства при определении поля в дальней зоне, а так же учтен вклад дифракции на ребрах излучающего края антенны, за счет которой антенна излучает вдоль своей оси

6 Впервые показано, что увеличение высоты ребер излучающего края антенны более чем ЗА0 не влияет на диаграмму направленности, и при этом результат хорошо согласуется с математической моделью, в которой ребра рассматривались бесконечно большими

7 Впервые получены приближенные выражения для расчета электродинамических характеристик реберно-диэлектрической линии, как направляющей структуры излучателя и вторичных параметров антенны (ширины основного луча и уровня боковых лепестков диаграммы направленности)

Практическая значимость работы.

1 Создание нового излучателя, основанного на базовом элементе объемных интегральных схем СВЧ-КВЧ диапазона - реберно-диэлектрической линии, позволяющего организовать включение антенны непосредственно в СВЧ-КВЧ модули и ее питание без дополнительных согласующих устройств

2 Создание физических и математических моделей, алгоритмов и программ для анализа характеристик антенн на реберно-диэлектрической линии

3 Получение приближенных выражений для инженерных вычисления замедления волны в направляющей структуре излучателя и расчета ширины основного луча и уровня боковых лепестков диаграммы направленности.

4 Возможность применения антенны на реберно-диэлектрической линии в ряде приборов различного прикладного назначения, таких, как радиолокационные комплексы ближнего радиуса действия, датчики обнаружения систем охраны, облучатели зеркальных антенн, антенные решетки

5 С помощью экспоненциальных трансформаторов длиной 1,5-2 длины волны антенна на реберно-диэлектрической линии может быть успешно согласована со стандартным прямоугольным волноводом в диапазоне 2 1, при этом коэффициент стоячей волны не превышает значения 1,51,7

Внедрение результатов раболы

1 Положения, разработки и научно-технические рекомендации диссертации использованы в ФГУ МЦИТО ФСИН России при разработке радиолучевого датчика обнаружения «ПИК» (акт о внедрении)

2 Результаты диссертационной работы использованы в ФГУП «ЦНИРТИ им Академика А И Берга» при разработке и изготовлении антенных устройств аппаратуры «Кедр-29 31», прошедших лабораторные испытания (акт о внедрении)

3 Материалы диссертации используются в учебном процессе Волгоградского государственного университета по специальностям «Антенны и устройства СВЧ», «Радиофизика и электроника» (акт о внедрении)

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной школе-семинаре Московского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им А С Попова в секции "Объемные интегральные схемы и биоэнергоинформационные технологии" (г Москва, 2004г ),1 международной научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов" (г Самара, 2001 г), VI Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (г Волгоград, 2001 г)

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 1 из перечня ВАК, подано заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение Заявление зарегистрировано 28 08 2006 № 2006130992

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы Содержит 102 страниц основного текста, 49 рисунков и 69 наименований в списке литературы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, показана научная новизна, практическая значимость, определены основные положения, выносимые на защиту.

В нерпой главе - «Теоретические и экспериментальные аспекты исследования излучающих структур, как базовых элементов объемных интегральных схем» - представлен обзор работ, по данной тематике. Поскольку антенна на ребер но-диэлектрической линии впервые рассматривается в этой работе, то и публикаций посвященных этому излучателю, за исключением авторских отсутствуют. В тоже время результаты теоретических и опытных исследований РДЛ как линии передачи обсуждаются в ряде работ [3,4].

Проводится анализ модификаций РДЛ, при этом особое внимание уделяется возможности использования данной структуры для моделирования базовых элементов объемных интегральных схем на основе РДЛ. Показано, что РДЛ может играть важную роль при построении различных базовых элементов многоэтажных модулей объемных интегральных схем.

Рассмотрены теоретические методы исследований регулярной РДЛ, анализ которых определил подход к решению задачи о распространении электромагнитных воли в РДЛ как направляющей структуры излучателя.

Рис. 2 Антенна ш ре&ряо-диэлектр)-гчесхой линии и са* прототипы;

а) - адгенна па реберно-диэлектричеекой линии;

б) - антенна на симметричной щелевой линии

в)-диэлектрическая стержневая антенна:

Эти излучатели относятся к классу антенн бегущей волны, у которых в направляющих структурах распространяются медленные (поверхностные) волны [5-7] Сделано предположение, что характеристики и механизм излучения антенны на РДЛ и ее прототипов будут схожими, при этом важную роль будет играть дифракция электромагнитной волны на металлических ребрах излучающего края антенны

Во второй главе - «Симметричная реберно-диэлектрическая линия передачи» — рассмотрена модель этой структуры и особенности ее применения не в традиционном представлении, как линии передачи, а в роли направляющей структуры излучателя, когда ширина щели сравнима с длиной волны, а параметры диэлектрической подложки определяются условием для осевого излучения, т е замедление волны, распространяющейся в РДЛ, удовлетворяет условию Вудъярда-Хансена Эта специфичность параметров РДЛ не в полной мере позволила воспользоваться результатами известных работ

Из-за особенностей поперечного сечения рассматриваемой структуры (рис 3), задача о нахождении собственных волн распространяющихся в регулярной РДЛ решалась в два этапа

О 1 /

V 1" >4'

г/ V.___

а) б)

Рис 3 Реберно-диэлектрическая линия передачи (а) и ее волноводная модель (б)

На первом этапе были определены компоненты полей и дисперсионные уравнения для квазиоткрытого слоистого волновода, решение которых дает дисперсионные зависимости для этой структуры Результаты первого этапа согласуются с данными, полученным Ю В Егоровым, для аналогичной структуры [8]

На втором этапе, записывая выражения для компонент поля в полуоткрытой структуре слоистого волновода дополнительно ограниченного с одной стороны металлическим экраном, получаются решения для половины РДЛ без учета ребер

Далее, путем сшивания касательных составляющих электрических и магнитных полей на границе полуоткрытых структур с применением обычных граничных условий с учетом особенностей на ребрах, записывается система интегральных уравнений относительно токов на металле, образующем щелевую апертуру Далее, применением преобразования Фурье, эта система приводится к системе алгебраических уравнений, связывающих Фурье-образы касательных составляющих электрического поля в щели с Фурье-образами плотностей токов на металле

(1)

где в — тензорная функция Грина волноведущей структуры в спектральной области Алгебраизация системы интегральных уравнений производилась методом Галеркина В качестве базисных функций, для представления касательных составляющих полей в щели ехт и е.т, были выбраны полиномы Чебышева первого и второго рода учитывающие особенности на ребре

Х(4

С И _

^ ^ ^ у ^и-

Поэтапный подход к решению задачи позволяет находить решения для несимметричных вариантов РДЛ

Благодаря тому, что в качестве базисных функций были выбраны полиномы Чебышева, хорошо описывающие реальное распределение поля в апертуре, решение методом Галеркина быстро сходится Удалением экранирующих стенок на значительное расстояние от щели (значительно больше длины волны в свободном пространстве) и увеличением расстояния между ребрами (порядка длины волны) было получено апертурное распределение полей в щели, используемое далее в качестве источника излучения антенн на РДЛ При выполнении условия Вудьярда-Хансена для замедления электромагнитной волны, распространяющейся в РДЛ, как направляющей структуры излучателя, общий вес третьего и четвертого члена ряда для поперечных компонент поля, а также все продольные компоненты имеют лишь 2-3 порядок малости и в дальнейшем при рассмотрении излучения антенн на основе РДЛ в качестве источника не учитываются

2х? IV J

(2)

2х

Дисперсионные зависимости для РДЛ от ее геометрических размеров были получены на втором этапе решением задачи на собственные значения, исходя из условия равенства нулю определителя матрицы Эти зависимости в совокупности с условием Вудъярда-Хансена дают рекомендации по выбору параметров РДЛ для ее использования в качестве направляющей структуры антенн осевого излучения

В третьей главе - «Антенны бегущей волны на основе реберно-диэлектрической линии передачи» - представлены результаты теоретических и опытных исследований основных характеристик рассматриваемого в работе излучателя

Рассмотрены характеристики излучения антенны на РДЛ, полученные с помощью построенных математических и физических моделей, а также измеренные на опыте Показана несостоятельность модели, в которой используется функция Грина для свободного пространства Обсуждаются причины неверного описания этой моделью полей излучения Выяснено, что в формировании поля дальней зоны значительный вклад дает дифракция электромагнитной волны на излучающем крае антенны Сделанные выводы подтверждены результатами измерений характеристик излучения опытных образцов

Сравнительный анализ зависимостей ширины луча по уровню -3 дБ от длины направляющей структуры антенн на реберно-диэлектрической и симметричной щелевой линий, а также диэлектрической стержневой антенны (Рис 4), говорит о схожести поведения кривых - типичного для класса антенн бегущей волны Этот факт в сочетании с тем, что в направляющей структуре антенны на РДЛ распространяются медленные волны, при этом реализуется режим осевого излучения, позволяют отнести этсгг излучатель к подклассу антенн бегущей волны - «антеннам медленных (поверхностных) волн осевого излучения»

Ш 80

ч 2

1 09

о с:

го ¿0

т >>

с;

го х

зг 20

а.

з:

2 4 б 8 10

Мо

Рис 4 Зависимости ширины основного луча диаграмм направленности по уровню -3 дБ от длины направляющей структуры антенн, измеренные для излучателей на основе реберно-диэлектрической линии и симметричной щелевой линии, а также рассчитанные для диэлектрической стержневой антенны, как для линейного источника

Представлена модель, в которой используется функция Грина для тока на идеально проводящей полуплоскости [9-11], учитывающая вклад дифракции на металлических ребрах излучающего края антенны при этом выражение для диаграммы направленности излучателя записывается в виде

-»■/2

470"

х Iе

вШ дСОЭ<р

1+/4

I— -) -/ V

Ле 4 е 2

я-

(3)

где

77(г) = л — е 11 & - интеграл Френеля,

V -77" *

2к0х' ьтв^ + соъф)

Е:(х) — поперечная компонента электрического поля в щели направляющей структуры антенны, учитывающая особенности на ребре, определенная выше (2)

Представлены результаты сравнения основных параметров диаграммы направленности (ширины основного луча, уровень боковых лепестков), полученных с помощью созданной математической модели с результатами опытов (Рис 5)

В рамках математической модели исследовано влияние ширины щели направляющей структуры антенны на реберно-диэлектрической линии на уровень боковых лепестков и ширину основного луча диаграммы направленности

Представлены результаты опытных исследований частотных характеристик излучателя на РДЛ в диапазоне 7-12 ГГц

Рис 5 Сравнение диаграмм направленности антенны на реберно-диэлектрической линии полученных путем опытных измерений и рассчитанных по математической модели

Аппроксимацией рассчитанных дисперсионных кривых для РДЛ и результатов вычислений по рассмотренной выше математической модели были получены эмпирические выражения для замедления волны и ширины основного луча по уровню -3 дБ в Е и Н - плоскостях, которые дают 10% точности относительно численного результата и могут составить основу для инженерного проектирования излучателей на РДЛ

с / V = 0,03 51п(и> / Я0) + 0,66^ + 1

о,--»-

Е 0,021

в - 37

иН - 0,05 £

е 4

/ д-0,431п(<П-0,3

УЛо/

, \-0,341п(<Г)-0,5

(4)

(5)

где

С = 7.

(л'Я -1) Л

^эфф - д

Приведены описания измерительной установки, на которой проводились опыты с излучателем на РДЛ и его конструкции

В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе

1 На основании теоретических исследований и опытных измерений реберно-диэлектрической линии как направляющей структуры излучателя впервые показано, что она может служить основой для создания антенн Для этого необходимо, чтобы расстояние между ее ребрами было равно примерно половине длины волны, а параметры диэлектрической подложки (толщина и диэлектрическая проницаемость) соответствовали условию замедления распространяющейся волны 1<сЛ>,/,<1,2

2 Установлено, что увеличение длины направляющей структуры антенны на реберно-диэлектрической линии уменьшает ширину основного луча диаграммы направленности Это характерно для всего класса антенн бегущей волны осевого излучения, но основной луч антенны на реберно-диэлектрической линии в 2-4 раза уже, чем у других антенн этого класса Увеличение ширины щели также приводит к сужению основного луча излучения в Е-плоскости, однако, это увеличение после достижения значений порядка одной - полутора длин волн приводит к излому основного луча и разрушению диаграммы направленности

3 Разработанная математическая модель антенны на реберно-диэлектрической линии адекватно описывает ее излучение и показывает, что существенную роль в нем играют металлические ребра Благодаря дифракции волны на этих ребрах, антенна реализует режим осевого излучения Опытными измерениями установлено, что основной вклад вносят 3Я0 длины этих ребер, поскольку увеличение их длины выше этого значения не влияет на характеристики излучения антенны, в тоже время уменьшение длины ребер менее 1,5-2к0 приводит к излому основного луча или его исчезновению

4 Исследование диапазонных свойств антенн на реберно-диэлектрической линии показали, что характеристики излучения слабо меняются в диапазоне 1,5 1 и остаются удовлетворительными в диапазоне 2 1

5 Для инженерных расчетов электродинамических характеристик реберно-диэлектрической линии, как направляющей структуры излучателя и ширины основного луча могут быть использованы, полученные приближенные выражения, которые позволяют провести вычисления с точностью 10%

Работы, опубликованные по теме диссертации

1 Астафурова О А, Астафуров ВБ, Попов РС Метод спектральной области в анализе плоскостных интегральных линий передачи СВЧ и КВЧ // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1995 - № 3 - С 129-131

2 Астафурова О А Нахождение полей в РДЛ с неоднородностью в виде скачка // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1996 - № 2 - С 210-211

3 Астафурова О А Расчет электромагнитного поля РДЛ//Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1997 — № 3 -С 244-247

4 Астафурова О А, Меркулова НИ, Назаров МН, Харламов МП, Шведов ЕГ Шечомовская НП Математика Часть I // Учебное пособие, Волгоград Изд-во ВАГС - 2000 - 228 с

5 Астафурова О А Математическое моделирование электромагнитных полей в реберно-диэпектрических структурах // Физика и технические приложения волновых процессов Тез докл I международной научно-технической конференции, 10-16 сент 2001 Приложение к журналу Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2001 - №2 - С 163 -164

6 Астафурова О А Электромагнитные поля в реберно-диэлектрических линиях передачи // Тез докл VI Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, 13-16 нояб 2001, Волгоград - С 21-22

7 Астафурова О А Скачкообразные неоднородности в реберно-диэлектрической линии передачи // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, 2002 - №2 - С 146-147

8 Астафурова О А Перспективы использования реберно-диэлектрических структур в системах сверхбыстрой обработки информации // Научный вестник ВАГС, 2004, Волгоград - С 100-115

9 Астафурова О А , Фроюв А А Антенны бегущей волны на основе реберно-диэлектрической линии передачи // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, 2005 — № 2 — С 5-7

10 Астафурова О А Дисперсионные уравнения и собственные волны слоистых квазиоткрытых волноводов // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, 2005 - № 1 - С 4-6

11 Астафурова О А , Нефедов ЕИ, Саутбеков С С Метод Вине-ра-Хопфа-Фока в задачах дифракции плоской электромагнитной волны, распространяющейся в произвольном направлении, на полосково-щелевых структурах // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, 2005 -№ 1 -С 20-37

12 В П Заярный, ИН Пономарев, СБ Гирич, Астафурова О А Оптимальная адаптивная система для исследования зарядовых и частотных свойств гетероструктур с зарядовой связью /У Вестник ВолГУ Серия Математика, физика Волгоград—2006 — С 127-134

13 Заярный В П, Пономарев И Н, Фролов А А Астафурова О А О влиянии концентрации примесных центров захвата носителей заряда в твердотельных слоистых структурах на их свойства // Вестник ВолГУ Серия Математика, физика Волгоград-2006 -С 135-138

14 Астафурова О А Антенны осевого излучения на основе ребер-но-диэлектрической линии передачи //Физика волновых процессов и радио

технические системы Самара-2007 - TIO- №1-С 66-70 ЛИТЕРАТУРА

1 Нефедов Е И Радиоэлектроника наших дней — М Наука, 1986 —

196 с

2 Гвоздев В И, Нефедов Е И Объемные интегральные схемы СВЧ -М Наука, 1985-256

3 Нефедов Е И, Черникова Т Ю Электродинамическая теория регулярных РДЛ//Изв ВУЗов Радиофизика - 1989 - Т 32 -№12 -с 15251534

4 Гридин ВН Нефедов ЕИ, Черннкова ТЮ Электродинамика структур крайне высоких частот - М Наука, 2002 -359 с

5 Айзенберг Г3 Антенны ультракоротких вот — М Связь издат , 1957 -698 с

6 Сазонов Д М Антенны и устройства СВЧ -М Высш шк,1988 —

432 с

7 Гирич С В , Пономарев ИН О широкополосных свойствах антенн на основе щелевых линий передачи // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1993 - № 3 -С 19-23

8 Егоров ЮВ Частично заполненные прямоугольные волноводы М «Советское радио», 1967 -215 с

9 Janaswamy R , Schaubert D Н, Pozar D M Analysis of the transverse electromagnetic mode linearly tapered slot antenna // Radio Science, v 21 - pp 797-804

10 Вандакуров Ю В Дифракция электромагнитных волн, испускаемых произвольно ориентированным электрическим или магнитным диполем, на идеально проводящей полуплоскости // Журнал экспериментальной и теоретической физики - 1954 -т 26 - С 3-18

11 Захарьее Л Н, Леманский А А, Щеглов К С Теория излучения поверхностных антенн — М Сов радио, 1969 —231 с

Подписано в печать 02 04 2007 Формат 60x84 1/16

Бумага офсетная Печать офсетная Уел печ л 0,93 Уел кр-отг 3,72 Уч-изд л 1,0 Тираж 100 экз Заказ 283

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)" 119454, Москва, пр Вернадского, 78

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Астафурова, Ольга Анатольевна

Предисловие.

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Теоретические и экспериментальные аспекты исследования излучающих структур, как базовых элементов объемных интегральных схем.

1.1 Рёберно-диэлектрическая линия передачи и ее модификации

1.2 Методы исследований регулярной рёберно-диэлектрической линии передачи.'.

1.3 Моделирование базовых элементов объёмных интегральных схем на основе рёберно-диэлектрической линии передачи.

1.4 Излучатели на основе реберно-диэлектрической линии

1.5 Выводы.

Глава 2. Симметричная реберно-диэлектрическая линия передачи.

2.1 Математическая модель симметричной реберно-диэлектрической линии передачи.

2.1.1 Дисперсионное уравнение для частично заполненного волновода.

2.1.2 Частично заполненный волновод, ограниченный металлическим экраном (полуоткрытая структура).

2.1.3 Вывод дисперсионного уравнения для симметричной реберно-диэлектрической линии передачи.

2.2 Выводы.

Глава 3. Антенны бегущей волны на основе реберно-диэлектрической линии передачи.

3.1 Излучатель на регулярной реберно-диэлектрической линии.

3.1.1 Модель с магнитным током учитывающая дифракцию излучающего края.

3.2. Измерения характеристик излучения антенн на основе реберно-диэлектрической линии.

3.3 Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Электродинамическое моделирование излучающих реберно-диэлектрических структур"

Современное состояние радиотехники и электроники характеризуется внедрением сложных комплексов аппаратуры, в которых используются сложные сигналы и системы сверхбыстрой обработки информации. Антенна - одна из наиболее ответственных частей таких комплексов. Реализуемые в настоящее время характеристики антенн предопределяют ряд основных параметров всего комплекса аппаратуры.

Эта работа посвящена антеннам осевого излучения, созданным на основе симметричной щелевой линии передачи. Такие излучатели, благодаря технологичности, малому весу, размерам и широкому диапазону частот (для отдельных образцов 2:1), вызывают определенный интерес и как элементы антенных решеток (в том числе активных и фазированных), и как отдельные узлы радиотехнических комплексов. Представленные в работе модели направляющей структуры и излучателя позволяют вплотную приблизиться к решению задачи проектирования исследуемых антенн.

В работе также представлено описание аппаратно-программного измерительного комплекса, специально разработанного и изготовленного для исследования характеристик излучения антенн.

Автор считает приятным долгом выразить благодарность научному руководителю проф. Нефёдову Е. И. за постоянное внимание и опеку, сотрудникам научно-технического отдела ЦИТО ГУИН Минюста России за помощь, оказанную при проведении испытаний, экспериментальных образцов антенн и датчика «ПИК;», а также доценту кафедры общей физики ВолГУ, к.ф-м.н. Гиричу С.В. и к.ф-м.н. Попову Р. С. за весьма ценные советы в ходе выполнения работы.

Список сокращений

АБВ - антенна бегущей волны

АР - антенные решетки

АУ - антенное устройства

АФАР - активная фазированная антенная решетка

БЭ - базовый элемент

ДН - диаграмма направленности

ДСА - диэлектрическая стержневая антенна ис - интегральная схема квч - крайне высокая частота кнд - коэффициент направленного действия лп - линия передачи мчо - метод частичных областей но - направленный ответвитель нпл - несимметричная полосковая линия оис - объёмная интегральная схема

ПШЩА - постоянной ширины щелевая антенна

РДЛ - реберно-диэлектрическая линия рдс - реберно-диэлектрическая структура

РРДА - регулярная реберно-диэлектрическая антенна свч - сверхвысокая частота

СЛАУ - система линейных однородных алгебраических уравнений

СРДЛ - симметричная реберно-диэлектрическая линия ссои - системы сверхбыстрой обработки информации сщл - симметричная щелевая линия

УБЛ - уровень боковых лепестков эмв - электромагнитная волна

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Одной из основных тенденций развития современной радиотехники, средств связи, радиоизмерительной техники является освоение новых, все более коротковолновых диапазонов электромагнитных волн [1, 2]. Основными физическими идеями, определяющими устойчивый интерес ученых и инженеров к СВЧ-КВЧ диапазону является, во-первых, возможность повышения разрешающих способностей радиолокационных, радиоастрономических и др. систем обработки информации. Известно, что ширина диаграммы направленности антенны пропорциональна длине волны и обратно пропорциональна размеру ее апертуры. Увеличение апертуры нередко связано, например, в радиоастрономии, с увеличением стоимости антенны, а уменьшение возможно только за счет укорочения волны. Укорочение волны тоже имеет свои пределы, связанные с точностью исполнения поверхности антенны (соразмерность длины волны и шероховатости поверхности). Второе обстоятельство, способствующее изучению рассматриваемого диапазона частот - необходимость увеличения объема канала связи, т.е. расширение диапазона рабочих частот, непосредственно связанное с необходимостью обработки больших объемов информации. Повышение быстродействия систем по обработке информации ведет к резкому увеличению тактовой частоты, а это в свою очередь и приводит к использованию СВЧ-КВЧ диапазона.

Другим важным фактором, привлекающим внимание, к этому диапазону, является потребность снижения массы и уменьшения габаритов радиотехнической аппаратуры (РТА), повышение надежности, долговечности, технологичности, уменьшение стоимости РТА и вычислительной техники.

К тому же известно, что наилучшие результаты при проектировании и создании СВЧ-КВЧ модулей радиотехнической аппаратуры получаются при неуклонном следовании принципам объемных интегральных схем (ОИС): оптимальности базового элемента (каждому базовому элементу -наилучшую для него линию передачи) и конструкционного соответствия [2, 3].

Среди большого разнообразия линий передачи особое место занимает реберно-диэлектрическая линия передачи (РДЛ), которая весомо пополняет элементную базу КВЧ диапазона и наилучшим образом сопрягается с устройствами на основе ОИС [1-9], поскольку геометрия этой линии передачи имеет «многоэтажную» структуру. РДЛ сама по себе обладает интересным свойством: в ней могут существовать как быстрые (волноводные), так и медленные (поверхностные) волны [4].

На основе РДЛ могут быть созданы такие устройства и базовые элементы для ОИС, как направленные ответвители, резонансные и фильтрующие устройства, фазовращатели, межэтажные переходы, устройства согласования линий с нагрузкой (см. например [2, 4]), а так же разработка перспективных радиолокационных станций с применением активных фазированных антенных решеток (АФАР) для самолетов 5-го поколения [10]. Это говорит о важности исследования свойств волн направляемых реберно-диэлектрической линией передачи. Естественно, знание картин распределения электромагнитного поля углубляет понимание физики процесса распространения волн, что позволяет использовать линии передачи максимально эффективно.

Наличие такой широкой области применения РДЛ обуславливает необходимость ее всестороннего теоретического анализа и опытной проверки [11-15].

Целью работы является исследование характеристик излучения антенн, созданных на основе реберно-диэлектрической линии (РДЛ) и зависимость этих характеристик от геометрических параметров излучателя (рис. 1).

Рис. 1 Конструкция антенны на регулярной реберно-диэлектрической линии с согласующим устройством

Методика исследования основана на результатах, полученных с помощью построенных математических и физических моделей излучателей, и сравнении их с данными измерений опытных образцов антенн.

Работа состоит из введения, трех глав и заключения.

В первой главе - «Теоретические и экспериментальные аспекты исследования излучающих структур, как базовых элементов объемных интегральных схем» - представлен обзор работ, по данной тематике.

Поскольку антенна на реберно-диэлектрической линии впервые рассматривается в этой работе, то и публикаций посвященных этому излучателю, за исключением авторских отсутствуют. В тоже время результаты теоретических и опытных исследований РДЛ как линии передачи обсуждаются в ряде работ [16-18].

Рассмотрены теоретические методы исследований регулярной РДЛ, анализ которых определил подход к решению задачи о распространении электромагнитных волн в РДЛ как направляющей структуры излучателя.

По конструктивно-технологическому исполнению антенна на РДЛ наиболее близка к диэлектрической стержневой антенне и антенне на основе симметричной щелевой линии, поэтому они были выбраны прототипами исследуемой антенны (рис. 2). Эти излучатели относятся к классу антенн бегущей волны, у которых в направляющих структурах распространяются медленные (поверхностные) волны [19-21]. Сделано предположение, что характеристики и механизм излучения антенны на РДЛ и ее прототипов будут схожими, при этом важную роль будет играть дифракция электромагнитной волны на металлических ребрах излучающего края антенны.

Рис. 2 Антенна на реберно-диэлектрической линии и ее прототипы: а) - антенна на реберно-диэлектрической линии; б) - антенна на симметричной щелевой линии в) - диэлектрическая стержневая антенна;

Во второй главе - «Симметричная реберно-диэлектрическая линия передачи» - рассмотрена модель этой структуры и особенности ее применения не в традиционном представлении, как линии передачи, а в роли направляющей структуры излучателя, когда ширина щели сравнима с длиной волны, а параметры диэлектрической подложки определяются условием для осевого излучения, т.е. замедление волны, распространяющейся в РДЛ, удовлетворяет условию Вудъярда-Хансена. Эта специфичность параметров РДЛ не в полной мере позволила воспользоваться результатами известных работ.

Из-за особенностей поперечного сечения рассматриваемой структуры (рис. 3), задача о нахождении собственных волн распространяющихся в регулярной РДЛ решалась в три этапа. На первом этапе были определены компоненты полей и дисперсионные уравнения для квазиоткрытого слоистого волновода, решение которых дает дисперсионные зависимости для этой структуры. Результаты первого этапа согласуются с данными, полученным Ю.В. Егоровым, для аналогичной структуры [22].

Рис. 3 Реберно-диэлектрической линия

На третьем этапе, путем сшивания касательных составляющих электрических и магнитных полей на границе полуоткрытых структур с применением обычных граничных условий с учетом особенностей на ребрах, записывается система интегральных уравнений относительно токов на металле, образующем щелевую апертуру. Далее, применением преобразования Фурье, эта система приводится к системе алгебраических уравнений, связывающих Фурье-образы касательных составляющих электрического поля в щели с Фурье-образами плотностей токов на металле XX ^ч/ ™ Х(*) Х(х) р. где G - тензорная функция Грина волноведущей структуры в спектральной области. Алгебраизация системы интегральных уравнений производилась методом Галеркина. В качестве базисных функций, для представления касательных составляющих полей в щели ехт и е2т, были выбраны полиномы Чебышева первого и второго рода учитывающие особенности на ребре. т=0 т=О

V I W т

Поэтапный подход к решению задачи позволяет находить решения для несимметричных вариантов РДЛ.

Благодаря тому, что в качестве базисных функций были выбраны полиномы Чебышева, хорошо описывающие реальное распределение поля в апертуре, решение методом Галеркина быстро сходится. Удалением экранирующих стенок на значительное расстояние от щели (значительно больше длины волны в свободном пространстве) и увеличением расстояния между ребрами (порядка длины волны) было получено апертурное распределение полей в щели, используемое далее в качестве источника излучения антенн на РДЛ. При выполнении условия Вудьярда-Хансена для замедления электромагнитной волны, распространяющейся в РДЛ, как направляющей структуры излучателя, общий вес третьего и четвертого члена ряда для поперечных компонент поля, а также все продольные компоненты имеют лишь 2-3 порядок малости и в дальнейшем при рассмотрении излучения антенн на основе РДЛ в качестве источника не учитываются.

Дисперсионные зависимости для РДЛ от ее геометрических размеров были получены на третьем этапе решением задачи на собственные значения, исходя из условия равенства нулю определителя матрицы. Эти зависимости в совокупности с условием Вудъярда-Хансена дают рекомендации по выбору параметров РДЛ для ее использования в качестве направляющей структуры антенн осевого излучения.

Рассмотрены характеристики излучения антенны на РДЛ, полученные с помощью построенных математических и физических моделей, а также измеренные на опыте. Показана несостоятельность модели, в которой используется функция Грина для свободного пространства. Обсуждаются причины неверного описания этой моделью полей излучения. Выяснено, что в формировании поля дальней зоны значительный вклад дает дифракция электромагнитной волны на излучающем крае антенны. Сделанные выводы подтверждены результатами измерений характеристик излучения опытных образцов.

Сравнительный анализ зависимостей ширины луча по уровню -3 дБ от длины направляющей структуры антенн на реберно-диэлектрической и симметричной щелевой линий, а также диэлектрической стержневой антенны (рис. 4), говорит о схожести поведения кривых - типичного для класса антенн бегущей волны. Этот факт в сочетании с тем, что в направляющей структуре РРДА распространяются медленные волны, при этом реализуется режим осевого излучения, позволяют отнести этот излучатель к подклассу антенн бегущей волны - «антеннам медленных (поверхностных) волн осевого излучения».

Ш ct го

2 х ш о о. >. о с го

У > с;

03 X S О. S 3

1 Н - плоскость

1 — РРДА штял ПШЩА

X. лини иным источим) ч t

10 l/}.o

LQ 80 Ct СО

2 X

Q. >.

О С

ГО . 40' У го X

S 20

О. S э

Рис. 4 Зависимости ширины основного луча диаграмм направленности по уровню -3 дБ от длины направляющей структуры антенн, измеренные для излучателей на основе реберно-диэлектрической линии и симметричной щелевой линии, а также рассчитанные для диэлектрической стержневой антенны, как для линейного источника

2 4 6 8 10

1Л о

Представлена модель, в которой используется функция Грина для тока на идеально проводящей полуплоскости [23-25], учитывающая вклад дифракции на металлических ребрах излучающего края антенны при этом выражение для диаграммы направленности излучателя записывается в виде ш<р) jcos-sm.(p-e

-jk0r w/2

4 ж I

Ez(x)e jk0z'cos9 dz'x

-w/2 x |e;V'sintfcos(3 jkj я f

1+e*F я

V-J— •2,

Л 2 л/2е'4 e"2

71 V

3) dx', где fl m e~jl dt - интеграл Френеля, v =

I 2,/cqJC

Ez(x) - поперечная компонента электрического поля в щели направляющей структуры антенны, учитывающая особенности на ребре, определенная выше (2).

Рис. 5 Сравнение диаграмм направленности антенны на реберно-диэлектрической линии полученных путем опытных измерений и рассчитанных по математической модели, использующей диадическую функцию Грина для тока на бесконечной полуплоскости (w = Ао/2, L = 5Яо)

Представлены результаты опытных исследований частотных характеристик излучателя на РДЛ в диапазоне 7-12 ГГц.

Е „0,02-f

-0,43-ln(£)-0,3

Lj vA) J вн

31 ( L У°~5 j с е = где (у^г-i) ^ аэфф - «

Л)

Опытные измерения параметров антенн проводились в безэховой камере аппаратно-программного измерительного комплекса (АПИК) "Флора", при этом исследуемая антенна работала в режиме приема и при измерении диаграммы направленности поворачивалась вокруг своей оси с помощью поворотного механизма.

Положения выносимые на защиту:

1. Математическая модель реберно-диэлектрической линии, в рамках которой определяется диапазон геометрических параметров, влияющих на излучение, распространяющейся в РДЛ основной волны, в свободное пространство. Границы этого диапазона определяются расстоянием между ребрами (шириной щели) в реберно-диэлектрической линии lo/2<w<A0 и выполнением условия для замедления волны 1<c/v^<1,2.

2. Математическая модель антенны на основе РДЛ, учитывающая вклад дифракции волны на металлических ребрах ее излучающего края в осевое излучение антенны. Алгоритмы и программы для анализа характеристик излучения антенн на основе РДЛ.

3. Результаты опытных измерений, показывающие, что практическое увеличение высоты ребер излучающего края антенны более 3 Ло не влияет на диаграмму направленности.

4. Зависимости основных характеристик излучения от геометрических параметров антенны полученные на основе созданной математической модели и опытных исследований.

Достоверность результатов, научных положений и выводов подтверждается:

- исследованием внутренней сходимости алгоритмов, реализующих физические и математические модели;

- логическим соответствием результатов, полученных в различных сериях опытов;

- совпадением результатов, полученных с помощью математических моделей, с результатами опытов.

Практическая ценность работы определяется:

1. Созданием нового излучателя, основанного на базовом элементе объемных интегральных схем СВЧ-КВЧ диапазона - реберно-диэлектрической линии, позволяющего организовать включение антенны непосредственно в СВЧ-КВЧ модули и ее питание без дополнительных согласующих устройств. 4

2. Созданием физических и математических моделей, алгоритмов и программ для анализа характеристик антенн на реберно-диэлектрической линии.

3. Получением эмпирических выражений для определения фазовой скорости распространения волны в направляющей структуре излучателя на реберно-диэлектрической линии, ширины основного луча и уровня боковых лепестков ее диаграммы направленности, значительно упрощающие инженерные расчеты.

4. Возможностью применения антенны на реберно-диэлектрической линии в ряде приборов различного прикладного назначения, таких, как радиолокационные комплексы ближнего радиуса действия, датчики обнаружения систем охраны, облучатели зеркальных антенн, антенные решётки.

Научная новизна:

1. Впервые представлены конструкция антенны на основе реберно-диэлектрической линии, опытные характеристики ее излучения и их зависимости от геометрических размеров направляющей структуры.

2. Впервые определены параметры реберно-диэлектрической линии, при которых распространяющаяся волна становится слабо связанной с направляющей структурой и начинает излучаться в свободное пространство.

3. На основании впервые проведенного анализа зависимостей ширины основного луча от длины антенны, и сравнении их с аналогичными характеристиками других излучателей, антенна на основе реберно-диэлектрической линии отнесена классу антенн бегущей волны осевого излучения и среди этого класса она имеет наиболее узкий луч и высокий КНД.

4. Впервые проведены исследования частотных характеристик антенн на основе реберно-диэлектрической линии, которые показывают, что характеристики излучения слабо меняются в диапазоне 1,5:1 и остаются удовлетворительными в диапазоне 2:1.

5. Впервые построена математическая модель антенны на основе реберно-диэлектрической линии, которая с точностью 5-10 % описывает основной луч диаграммы направленности и с 15-20 % точностью уровень первых боковых лепестков. В рамках этой модели показана невозможность использования функции Грина для свободного пространства при определении поля в дальней зоне, а так же учтен вклад дифракции на ребрах излучающего края антенны, за счет которой антенна излучает вдоль своей оси.

6. Впервые показано, что увеличение высоты ребер излучающего края антенны более чем ЪХо не влияет на диаграмму направленности, и при этом результат хорошо согласуется с математической моделью, в которой ребра рассматривались бесконечно большими.

7. Впервые получены приближенные выражения для расчета электродинамических характеристик реберно-диэлектрической линии, как направляющей структуры излучателя и вторичных параметров антенны (ширины основного луча и уровня боковых лепестков диаграммы направленности).

По результатам диссертационных исследований опубликовано 15 печатных работ, сделаны доклады: на международной школе-семинаре Московского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова в секции "Объёмные интегральные схемы и биоэнергоинформационные технологии" г. Москва, 2004г., на I международной научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов" г. Самара, 2001г., на VI Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области г. Волгоград, 2001г.

Получены акты о внедрении антенного устройства на основе реберно-диэлектрической линии передачи:

- в радиолучевом датчике обнаружения "ПИК". Акт выдан Межрегиональным центром инженерно-технического обеспечения федеральной службы исполнения наказания (ФГУ МЦИТО ФСИН РФ).

- при разработке и изготовлении антенных устройств аппаратуры «Кедр-29.31». Акт выдан ФГУП «ЦНИРТИ им. Академика А.И. Берга».

- в учебном процессе по специальностям «Антенны и устройства СВЧ», «Радиофизика и электроника». Акт выдан Волгоградским государственным университетом.

Заключение диссертации по теме "Радиофизика"

3.3 Выводы

В процессе исследования характеристик излучения регулярной ре-берно-диэлектричекой антенны построена электродинамическая модель, в которой показано, что поле в дальней зоне излучения главным образом является результатом дифракции волны на полуплоскости.

В частности показано, что модель, в которой для расчета ДН используется функция Грина свободного пространства, выдает результат, противоречащий данным, полученным опытным путем. А именно, антенна, рассчитанная по этой модели, не реализует режим осевого излучения. Предположения о существенной роли дифракции в излучении РРДА привели к модели, в которой была использована функция Грина для тока на проводящей полуплоскости. В такой модели антенна излучала вдоль своей оси, а рассчитанная ДН по ширине основного луча, уровню и положению первых боковых лепестков совпадала с результатами измерений с точностью до 10%.

Исследования вклада в ДН дифракции на излучающем крае показали, что осевое излучение в ^-плоскости формируется только благодаря дифракции. Она же вносит ощутимый вклад в главный луч ДН в Я-плоскости.

Результаты опытов, проведенных с образцами РРДА на разных частотах, подтверждают выводы, полученные в ходе рассмотрения электродинамической модели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Создана и обоснована электродинамическая модель реберно-диэлектрической линии, в которой численный расчет полей и дисперсионных зависимостей производится методом Галёркина в спектральной области. Получены эмпирические выражения для замедления волны. Результаты расчетов хорошо согласуются с данными опытов.

В процессе исследования характеристик излучения антенны на реберно-диэлектрической линии построено несколько электродинамических моделей, в которых показано, что в поле дальней зоне излучения значительный вклад дает дифракция волны на полуплоскости образуемой металлической ребрами излучающего края антенны.

Исследования вклада в диаграмму направленности дифракции на излучающем крае показали, что осевое излучение в ^-плоскости формируется, в основном, благодаря ей (дифракции). Она же вносит ощутимый вклад в главный луч диаграммы направленности в Я-плоскости.

Произведено сравнение зависимостей ширины основного луча диаграммы направленности от длины излучателя для антенн на реберно-диэлектрической и симметрично щелевой линии, а также для диэлектрической стержневой антенны, которое позволяет классифицировать исследуемый излучатель как антенну бегущей волны осевого излучения. Показано, что при одинаковой длине образцов антенна на реберно-диэлектрической линии формирует диаграмму направленности с самым узким основным лучом.

Путем аппроксимации результатов полученных на основании рассмотренной выше модели, были получены математические выражения, связывающие основные характеристики излучения антенны на РДЛ с ее геометрическими параметрами. Записано условие выбора оптимальной толщины диэлектрической подложки для антенн бегущей волны, созданных на основе реберно-диэлектрической линии. При этом расхождение с результатом по электродинамической модели не превышает 10% (если ширина щели больше Хо/4).

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Астафурова, Ольга Анатольевна, Волгоград

1. Нефедов Е.И. Радиотехника наших дней - М.: Наука, 1986. - 192 с.

2. Гвоздев В.И., Нефёдов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. -М.: Наука, 1985.-256 с.

3. Гвоздев В.И., Нефёдов Е. И., Объемные интегральные схемы СВЧ: Элементная база аналоговой и цифровой радиоэлектроники. - М.: Наука. - 1987. - 111 с.

4. Гридин В.Н., Нефёдов Е.И., Черникова Т.Ю. Электродинамика структур крайне высоких частот. М.: Наука, 2002. - 360 с.

5. Панченко Б.А., Нефёдов Е.И. Микрополосковые антенны. М.: Радио и связь, 1985. - 144 с.

6. Нефёдов Е.И, Козловский В.В., Згурский А.В. Микрополосковые излучающие и резонансные устройства. Киев: Техника, 1990. -160 с.

7. Нефёдов Е.И, Саидов А. С., Тагилаев А.Р. Широкополосные микрополосковые управляющие устройства СВЧ. М.: Радио и связь, 1994.- 168 с.

8. Нефёдов Е.И, Фиалковский А.Т. Полосковые линии передачи: электродинамические основы автоматизированного проектирования интегральных схем СВЧ. М.: Наука, 1980. - 312 с.

9. Нефёдов Е.И, Фиалковский А.Т. Полосковые линии передачи: теория и расчет типичных неоднородностей. М.: Наука, 1974. -128 с.

10. Состояние и перспективы разработки РЛС для самолетов 5-го поколения. Обзор по материалам иностранной печати. Под ред. Федосова Е.А., 2002. 20 с.

11. Астафурова О. А., Астафуров В.Б., Попов Р.С. Метод спектральной области в анализе плоскостных интегральных линий передачи СВЧ и КВЧ // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1995.- № 3. С. 129-131.

12. Астафурова О.А. Нахождение полей в РДЛ с неоднородностью в виде скачка // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1996. -№2.-С. 210-211.

13. Астафурова О.А. Расчет электромагнитного поля РДЛ // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1997. № 3. - С. 244-247.

14. Астафурова О.А. Скачкообразные неоднородности в реберно-диэлектрической линии передачи // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, 2002 №2 - С. 146-147.

15. Астафурова О.А. Перспективы использования реберно-диэлектрических структур в системах сверхбыстрой обработки информации // Научный вестник ВАГС, 2004, Волгоград. -С. 100-115.

16. Нефёдов Е.И., Черникова Т.Ю. Электродинамическая теория регулярных РДЛ // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1989. - Т.32. -№ 12.-С. 1525-1534.

17. Черникова Т.Ю. Рёберно-диэлектрические структуры и базовые элементы на их основе / Диссертация // М.:ИРЭ АН СССР, 1988.- 123 с.

18. Чохонелидзе М.Т. Диафрагменные структуры в линии поверхностной волны / Диссертация // М.:ИРЭ АН СССР, 1990. -С. 82-93.

19. Айзенберг Г.З. Антенны ультракоротких волн. М.: Связь издат., 1957.-698 с.

20. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высш. шк., 1988. -432 с.

21. Гирич С.В., Пономарев И.Н. О широкополосных свойствах антенн на основе щелевых линий передачи // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1993. № 3. - С. 19-23.

22. Егоров Ю.В. Частично заполненные прямоугольные волноводы М.: «Советское радио», 1967.-215 с.

23. Janaswamy R., Schaubert D.H., Pozar DM. Analysis of the transverse electromagnetic mode linearly tapered slot antenna // Radio Science, v. 21.-pp. 797-804.

24. Вандакуров Ю. В. Дифракция электромагнитных волн, испускаемых произвольно ориентированным электрическим или магнитным диполем, на идеально проводящей полуплоскости // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1954. - Т. 26. - С. 3-18.

25. Захарьев Л. Н, Леманский А. А., Щеглов К. С. Теория излучения поверхностных антенн М.: Сов. радио, 1969. - 231 с.

26. Курушин ЕЛ., Нефёдов Е.И. Электродинамика анизотропных волноведущих структур. М.: Наука, 1983. - 223 с.

27. А. С. 1390664 СССР, МКИ3 Н 01 Р 3/00. Рёберная диэлектрическая линия передачи / Гвоздев В.И., Нефёдов Е.И., Симонов А.Д., Черникова Т.Ю., Шрамков КГ. II Б.И. 1988. - №15.

28. Шевченко В.В. Плавные переходы в открытых волноводах: Введение в теорию. М.: Наука, 1967. - 192 с.

29. Взятышев В.Ф. Диэлектрические волноводы. М.: Сов. радио. -1970.-213 с.

30. Неганов В.А., Нефёдов Е.И., Яровой Г.П. Полосково-щелевые структуры сверх- и крайне высоких частот. М.: Наука, 1996. 304 с.

31. Неганов В.А., Нефёдов Е.И., Яровой Г.П. Современные методы проектирования линий передачи и резонаторов сверх- и крайне высоких частот / Учебное пособие. М.: Педагогика Пресс, 1998. -328 с.

32. Никольский В.В., Никольская Т.Н. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1989. - 543 с.

33. Вайнштейн JI.A. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988.-440 с.

34. Митра Р., Ли С. Аналитические методы теории волноводов. М.: Мир, 1974.

35. Schiffman В. M. IRE Trans., MTT-6, 1958.

36. Гвоздев В.И., Нефёдов Е. И., Черникова Т.Ю. Радиотехника, 1986, № 1.-С. 27-29.

37. В.И. Гвоздев, Е.Д. Пожидаева В.А. Шепетина Согласованная нагрузка на рёберно-диэлектрической линии // Радиотехника, 1989. № 2 С. 22-23

38. Гвоздев В.И., Шепетина В.А. Широкополосный квадратурный делитель // Радиотехника, 1990. № 6 С. 72-73

39. Konishi Y., Awai I., Fukuoka Y. Anewly Proposed Verucally Installed Planar Circuit and It'sApplication. // IEEE Trans. On Broadcasting. Vol. ВС, №1,1987. pp 1-6.

40. Bhat В., Koul S.K. Analysis design and application of fin-line. New York: Artech House, 1987,480p.

41. KM Листов, K.H. Трофимов Радио и радиолокационная техника и их применение. М.: Военное издательство, 1960. - 424 с.

42. Справочник по радиолокации: Пер. с англ. (в четырех томах) Под ред. К.Н. Трофимова. Том 4. Радиолокационные станции и системы. -М.: Сов. Радио, 1978. 376 с.

43. Peake W. Н.: Interaction of Electromagnetic Waves with Some Natural Surfaces. "IRE Trans.", 1959, December, v AP-7, p. S324—S329.

44. Patton R. В., Jr., and С L. Wilson• The VARR Method, A Technique for Determining the Effective Power Patterns of Millimeter-ware Radiometric Antennas, Rept. 1322, Ballistic Res. Lab., Aberdeen Proving Ground, Md., 1966, May.

45. Pelchat G. M: The Effects of Receiver and Antenna Noise on the Performance of a Conical Scan Tracking System. "Microwave J.", 1965, February, v. 8, p. 37.

46. Crane R. K.: Radio Physics and Astronomy, MIT Lincoln Lab. Rept. ESD-TR-66-446,1966, December.

47. Beyer A., Kother D. Teoretical considerations of fin-line antennas // 5-th Int. Conf. on Antennas and Propagation, Heslington-London, 1987. v.l. -pp.181-184.

48. Астафурова O.A., Фролов A.A. Антенны бегущей волны на основе реберно-диэлектрической линии передачи // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, 2005. № 2 - С. 5-7.

49. Астафурова О.А. Антенны осевого излучения на основе реберно-диэлектрической линии передачи. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2007. - Т. 10. -№ 1- С. 66-70.

50. Уолтер К. Антенны бегущей волны: Пер. с англ. под ред.

51. A.Ф. Чаплина. -М.: Энергия, 1970.-448 с.

52. Stephenson В. Т., Walter С. Я Endfire Slot Antennas // IEEE Trans. АР, 1955. v.3. - № 2. - pp. 81-86.

53. Prasad S. N., Mahapatra S. A Noves MIC Slot-Antenna // 9-th Europ. Microwave Conf., Brighton, U.K., 1979. pp. 120-124.

54. Gibson P. J. The Vivaldi Aerial // 9-th Europ. Microwave Conf., Brighton, U.K., 1979.-pp. 101-105.

55. Yngvesson K. S., et al Endfire Tapered Slot Antennas on Dielectric Substrates // IEEE Trans. AP, 1985. v.33.- № 12. - pp. 1392-1400.

56. МарковГ.Т., СазоновД.М. Антенны. -M.: Энергия, 1975. 528 с.

57. Антенны: (Современное состояние и проблемы) / Д. И. Воскресенский,

58. B. JI. Гостюхин, К. И. Гринева и др.; Под ред. JI. Б. Бахраха и Д. И. Воскресенского. М.: Сов. радио, 1979. - 208 с.

59. Beyer A. Millimeterwave antenna in fin-line technique // 3-d Int. Conf. on Antennas and Propagation, Norwich, U.K., 1983. v.l. - pp. 44-46.

60. Beyer A., Wolf I. Investigation on millimeterwave antennas in fin-line technique // Int. Conf. on Antennas and Propagation, Kyoto, Japan, 1985. -v.l.-pp. 65-68.

61. Aziz A., Hennawy H.E., Mahrous S., Schunemann K. Design of Vivaldi antenna for microwave integrated circuits applications // 14-th Europ. Microwave Conf., 1984. pp. 637-642.

62. Malherbe J.A.G., Coetzee J.С. Reflection and radiation from tapered slotlines // URSI Radio Science meeting digest, San Jose, 1989. -p. 298.

63. Пономарев И. H. Проектирование антенн бегущей волны на расширяющихся щелевых линиях на основе теории неоднородных линий передачи // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1998. -Т.6.- №21.-С. 84-103.

64. Драбкин A.JI., Зузенко B.JI. Антенно-фидерные устройства М.: «Советское радио», 1961.

65. Гвоздев В.И., Гирич С.В., Пономарев И.Н., Шепетина В.А. Реберно-диэлектрическая линия передачи // Электросвязь, 1992.-№5.-С. 43-44.

66. Janaswamy R., Schaubert D. Н. Dispersion characteristics for wide slotlines on low-permittivity substrates // IEEE Trans. MTT, 1985. -v. 33.-pp. 723-726.

67. Janaswamy R. An accurate moment methode model for the tapered slot antenna// IEEE Trans. AP, 1989. v. 37. - pp. 1523-1528.

68. Ворн M., Вольф Э. Основы оптики. Пер. с англ. / Под ред. Мотулевич Г.П., М.: «Наука», 1970.

69. Пименов Ю.В., Вольман В.К, Муравцов АД. Техническая электродинамика М.: «Радио и связь», 2000.

70. Антенные решетки: обзор зарубежных работ / Под ред. Л. С. Бенен-сона. М.: Сов. радио, 1966.

71. Гирич С. В. Аппаратно-программный комплекс для измерения диаграмм направленности антенн // Электродинамика и техника СВЧиКВЧ, 1999. -т.7. -№4 (26).-С. 12-15.