Антенна с диэлектрическим резонатором - Dielectric resonator antenna

А антенна с диэлектрическим резонатором (DRA) это радио антенна в основном используется в микроволновая печь частоты и выше, состоящий из блока керамика материал различной формы, диэлектрический резонатор, установленный на металлической поверхности, плоскость земли. Радиоволны вводятся внутрь материала резонатора из передатчик цепи и подпрыгивают между стенками резонатора, образуя стоячие волны. Стенки резонатора частично прозрачны для радиоволн, что позволяет радиоволнам излучаться в космос.[1]

Преимущество антенн с диэлектрическим резонатором заключается в том, что в них отсутствуют металлические детали, которые на высоких частотах несут потери, рассеивая энергию. Таким образом, эти антенны могут иметь меньшие потери и быть более эффективными, чем металлические антенны при высоких частотах СВЧ и миллиметровая волна частоты.[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 модели магнитопровода диэлектрической поверхности.[3] В том же самом первом исследовании Лонг и др. исследовал HEM11d мода в керамическом блоке цилиндрической формы для излучения в поперечном направлении. Спустя три десятилетия появился еще один режим (HEM12d) с идентичным бортовым рисунком был введен Гуха в 2012.[4]

Эффект, подобный антенне, достигается за счет периодического качания электронов от емкостного элемента к заземляющей поверхности, которая ведет себя как индуктор. Авторы также утверждали, что работа диэлектрической антенны похожа на антенну, задуманную Маркони, с той лишь разницей, что индуктивный элемент заменен диэлектрическим материалом.[5]

Функции

Антенны с диэлектрическим резонатором обладают следующими привлекательными характеристиками:

  • Размер DRA порядка , куда - длина волны в свободном пространстве и это диэлектрическая постоянная материала резонатора. Таким образом, выбирая высокое значение () размер DRA можно значительно уменьшить.
  • В диэлектрических резонаторах нет собственных потерь 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 планарной 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 стратегическим формированием 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] Теоретически проанализированы множественные идентичные моды монопольного типа в кольцевом диэлектрическом кольцевом резонаторе кольцевой формы. Гуха показать их уникальные комбинации с традиционным электрическим монополем, в результате чего получаются СШП антенны. [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 генерации идентичных диаграмм направленности с использованием составной геометрии с особенностями более широкой полосы пропускания.[8][9]

Смотрите также

Рекомендации

  • Р. К. Монгиа; П. Бхартия (1994). "Антенны с диэлектрическими резонаторами - Обзор и общие конструктивные соотношения для резонансной частоты и ширины полосы. Международный журнал компьютерной инженерии микроволнового и миллиметрового диапазонов". 4 (3): 230–247. Дои:10.1002 / ммce.4570040304. Архивировано из оригинал на 2012-12-16. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  • Антенова Информация об антеновой.

внешняя ссылка

Примечания

  1. ^ а б Хуанг, Као-Ченг; 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. ^ Рихтмейер, Роберт (1939), «Диэлектрические резонаторы», Журнал прикладной физики, 10: 391, Дои:10.1063/1.1707320
  3. ^ Long, S .; McAllister, M .; Шен, Л. (1983), "Резонансная цилиндрическая диэлектрическая резонаторная антенна", Транзакции IEEE по антеннам и распространению, 31: 406–412, Дои:10.1109 / тап.1983.1143080
  4. ^ Guha, D .; и другие. (2012), "Режим высшего порядка для широкополосного излучения с большим усилением от антенн с цилиндрическими диэлектрическими резонаторами", Транзакции IEEE по антеннам и распространению, 60: 71–77, Дои:10.1109 / TAP.2011.2167922
  5. ^ «Новая теория ведет к созданию гигагерцовой антенны на чипе». Получено 19 апреля 2015.
  6. ^ Lapierre, M .; и другие. (2005 г.), "Сверхширокополосная монопольная / диэлектрическая резонаторная антенна", Письма IEEE о микроволновых и беспроводных компонентах, 15: 7–9, Дои:10.1109 / LMWC.2004.840952
  7. ^ Guha, D .; и другие. (2006), «Усовершенствованные рекомендации по проектированию сверхширокополосной антенны с монопольно-диэлектрическим резонатором», Антенны IEEE и письма о беспроводном распространении, 5: 373–376, Дои:10.1109 / LAWP.2006.881922
  8. ^ Guha, D .; Антар, Ю. (2006), "Четырехэлементная цилиндрическая диэлектрическая резонаторная антенна для широкополосного монопольного излучения", Транзакции IEEE по антеннам и распространению, 54: 2657–2662, Дои:10.1109 / TAP.2006.880766
  9. ^ Guha, D .; Антар Ю. (2006), "Новая полусферическая диэлектрическая резонаторная антенна для широкополосного излучения монопольного типа", Транзакции IEEE по антеннам и распространению, 54: 3621–3628, Дои:10.1109 / TAP.2006.886547