Удосконалена методика розв'язання задачі аналізу ребристо-стержневої структури
Анотація
Представлено вдосконалену методику для аналізу електродинамічних характеристик імпедансної ребристо-стержневої структури, яка базується на методі наведених електрорушійних сил. Під час виконання дослідження використано модель ребристо-стержневої структури, у якій циліндричні металеві радіальні неоднорідності замінено системою циліндрично розташованих елементарних випромінювачів – диполів. Розглянуто варіанти взаємного розміщення диполів у тривимірній системі ребристо-стержневої структури та відповідні варіанти математичних співвідношень для розрахунку дійсної і уявної частини взаємного імпедансу. Для автоматизації процесу розв'язання задачі аналізу ребристо-стержневої структури на підставі запропонованих рішень розроблено програмне забезпечення з використанням мови програмування Python. Виконано розрахунок матриці струмів і напруги тривимірної системи диполів, що моделює досліджувану ребристо-стержневу структуру. Досліджено вплив розмірності матриці струмів і напруги моделі ребристо-стержневої структури на результат розрахунку нормованої за амплітудою діаграми спрямованості у площині вектора напруженості електричного поля. Виявлено, що отримані результати розрахунку розподілу напруженості електричного поля в дальній зоні близькі до відомих, отриманих теоретичним шляхом на підставі розрахунку матриці власних і взаємних імпедансів методом наведених електрорушійних сил та підтверджених експериментально. Використання запропонованої методики дало змогу істотно зменшити тривалість розрахунку матриці власних і взаємних імпедансів. Досліджено, що у разі збільшення розмірності матриці струмів і напруги, зменшується рівень бокових пелюсток на нормованій за амплітудою діаграмі спрямованості, а рівень основної пелюстки прямує до нормалі відносно головної осі ребристо-стержневої структури. Надано практичні рекомендації щодо застосування запропонованої методики розрахунку системи рівнянь знаходження дійсних і комплексних значень власних і взаємних імпедансів тривимірної системи випромінювачів у моделі ребристо-стержневої структури, а також з урахуванням внутрішнього імпедансу джерела живлення випромінювачів.
Завантаження
Посилання
Akrout, M., Shyianov, V., Bellili, F., Mezghani, A., & Heath, R. W. (2022). Achievable Rate of Near-Field Communications Based on Physically Consistent Models. International Conference on Communications, Seoul, Korea, 938–943. https://doi.org/10.1109/ICC45855.2022.9839044
Balanis, C. A. (2005). Antenna theory, analysis and design, third edition. Hoboken: John Wiley & Sons. 1072 p. URL: https://ia801302.us.archive.org/34/items/Antenna.Theory.Analysis.and.Design3rd.Edition/Antenna.Theory.Analysis.and.Design%283rd.Edition%29.pdf
Berdnik, S. L., Katrich, V. A., Nesterenko, M. V., Penkin, Y. M., & Dumin, O. M. (2020). Yagi-Uda Combined Radiating Structures of Centimeter and Millimeter Wave Bands. Progress In Electromagnetics Research M, 93, 89–97. https://doi.org/10.2528/PIERM20041506
Bird, T. (2021). Mutual Coupling Between Antennas. John Wiley & Sons, Ltd. https://doi.org/10.1002/9781119565048
Cerveny, M., & Hazdra, P. (2017). Evaluation of the Input Impedance and Impedance Quality Factor of a Dipole in Spatial and Spectral Domains. Radioengineering, 26(4), 968–971. https://doi.org/10.13164/re.2017.0968
Henault, S., Antar, M. M. Y., Rajan, S., Inkol, R., & Wang, S. (2009). The Multiple Antenna Induced Emf Method for the Precise Calculation of the Coupling Matrix in a Receiving Antenna Array. Progress In Electromagnetics Research, 8, 103–118. https://doi.org/10.2528/PIERM09062309
Hoblyk, V. (2015). Mathematical model antennas, based on modulated plazmon-polariton structures. Problems of Atomic Science and Technology, 98(4), 70–75. URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/112231/15-Hoblyk.pdf?sequence=1
Malek, N. A., & Norun, A. F. (2013). 3-D antenna array analysis using the induced EMF method. Loughborough University. Thesis. URL: https://hdl.handle.net/2134/13385
Malek, N. A., Khalifa, O. O., Abidin, Z. Z., Mohamad, S. Y., & Rahman, N. A. (2018). Beam Steering Using the Active Element Pattern of Antenna Array. Telkomnika, 16(4), 1542–1550. https://doi.org/10.12928/telkomnika.v16i4.9040
Middelstaedt, F., & Tkachenko, S. (2021). The Induced EMF Method as an Alternative to the Iterative Method for the Approximation of the Reflection Coefficient on Thin Wires. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 69(8), 4781–4788. https://doi.org/10.1109/TAP.2021.3060091
Nikolopoulos, C. D., & Capsalis, C. N. (2015). Hybrid method of moments – induced EMF method for analysing multi-element planar inverted F antenna arrays. IET Microwaves, Antennas & Propagation, 9(7), 657–663. https://doi.org/10.1049/iet-map.2013.0527
Norun Abdul Malek, Rob D. Seager, James A. Flint, & Zuhairiah Zainal Abidin. (2022). Analysis, Optimization, and Hardware Implementation of Dipole Antenna Array for Wireless Applications. International Journal of Antennas and Propagation, vol. 2022. https://doi.org/10.1155/2022/1741454
Odintsov, V. O. (2021). Development of optimization techniques for parabolic antenna irradiators in the 4.5-4.7 GHz range. Management, navigation and communication systems. Collection of scientific papers, 2(64), 157–160. https://doi.org/10.26906/SUNZ.2021.2.157
Penkin, Yu. M., Katrich, V. A., Nesterenko, M. V., Berdnik, S. L., & Pshenichnaya, S. V. (2020). Impedance Synthesis of Plane Diffraction Vibrator Arrays. Progress In Electromagnetics Research M, 89, 31–41. https://doi.org/10.2528/PIERM19080905
Teplyakov, I. Yu. (2019). Modelling of the metal corrugated-rod antenna with transverse radiation. Herald of Khmelnytskyi national university, 3(273), 109–115. URL: http://journals.khnu.km.ua/vestnik/wp-content/uploads/2021/01/20-6.pdf
Teplyakov, I., Hoblyk, V., Liske, O., Gado, I., Maslakov, S., & Pylypiak, I. (2018). Synthesis of Plasma Corrugated-Rod Antenna for Multi-Gigabit Wireless Technology. Internet of Things (IoT) and Engineering Applications, 3(1), 34–43. https://doi.org/10.23977/iotea.2017.31004
Uqaili, J. A, Limei, Q., Memon, K. A., Bilal, H. M., Memon, S., Khan, H. A., Uqaili, R. S., & Soomro, F. B. (2022). Research on Spoof Surface Plasmon Polaritons (SPPs) at Microwave Frequencies: a Bibliometric Review. Plasmonics, 17(3), 1203–1230. https://doi.org/10.1007/s11468-022-01613-y
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
