РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

АКТИВНЫЕ МИКРОПОЛОСКОВЫЕ АНТЕННЫ И ФАЗИРОВАННЫЕ РЕШЕТКИ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Любченко В.Е., Юневич Е.О., Калинин В.И., Котов В.Д., Радченко Д.Е., Телегин С.А.

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова, Фрязинский филиал, Российская академия наук, http://fire.relarn.ru
141120 г. Фрязино, Московская область, Российская Федерация

Поступила в редакцию 25.02.2015

В статье обобщены результаты исследований, проведенных авторами в области создания т.н. активных антенн СВЧ диапазона – устройств, в которых микрополосковая антенна непосредственно, без промежуточных фидеров, соединена с активным полупроводниковым элементом. Основное внимание уделено процессам генерации излучения, в том числе в составе многоэлементных матричных структур. Активная антенна, в данном случае антенна-генератор (АГ), представляет собой плоскую логопериодическую антенну с вмонтированным в ее плечи полевым транзистором, расположенную на диэлектрической подложке с металлизацией тыльной стороны. Мощность генерации одиночной АГ составляла 5-7 мВт на частоте до 20 ГГц, с к.п.д. до 20%. Исследовалась возможность сложения мощностей в пространстве излучения одномерных и двумерных матриц. Показано, что при работе двух АГ, собственные частоты которых различаются менее чем на 50 МГц, происходит их взаимная синхронизация, преимущественно путем возбуждения поверхностных волн в диэлектрической подложке. Однако для синфазного сложения мощностей в двумерной матрице из 4 и более элементов необходим внешний источник синхросигнала или использование специального отражателя. Компьютерное моделирование и экспериментальное исследование позволили установить, что в зависимости от толщины диэлектрической подложки возможна генерация одночастотных, многочастотных и хаотических сигналов с выводом излучения как в свободное пространство, так и в волноводные структуры.

Ключевые слова: антенна-генератор, полевой транзистор, матрицы излучателей, синхронизация, сложение мощностей

УДК 621.396

Библиография – 19 ссылок

РЭНСИТ, 2015, 7(1):3-14 DOI: 10.17725/rensit.2015.07.003

ЛИТЕРАТУРА

Любченко ВЕ. Фундаментальные ограничения и перспективы применения полупроводниковых приборов в радиосистемах миллиметрового диапазона волн. Радиотехника, 2002, 2:16-27. То же в кн. Лебедев ИВ. (ред.) Электронные устройства СВЧ (в 2-х т.). М., Радиотехника, 2008, с. 28-49.
Chang K, York RA, Hall PS, Itoh T. Active Integrated Antennas. IEEE Trans., 2002, MTT-50(3):937-944.
Gupta KC, Hall PS (Eds.). Analysis and Design of Integrated Circuit–Antenna Modules. John Wiley & Sons, Inc., New York-Toronto, 2000.
York RA, Popovich ZB (Eds.). Active and Qasi-Optical Arrays for Solid-State Power Combiners. New York, Wiley, 1997.
Qian Y, Itoh T. Progress in Active Integrated Antennas and their Application. IEEE Trans.Microwave Theory Tech., 1998, 46:1891-1900.
Mink JW. Quasi-Optical Power Combining of Solid-State Millimeter-Wave Sources. IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 1986, MTT-34(2):273-279.
Любченко ВЕ, Котов ВД, Юневич ЕО. Активная микрополосковая антенна с диодом Ганна. Известия ВУЗов. Радиофизика, 2003, 46(8-9):799-803.
Scheuring A, Wuensch S, Siegel M. A novel analytical model of resonance effects of log-periodic planar antennas. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2009, 57(11):3482-3488.
Любченко ВЕ, Телегин СА, Юневич ЕО. Моделирование логопериодической печатной антенны методом пространственной матрицы передающих линий. Радиотехника, 2013, 4:82-86.
Калинин ВИ, Котов ВД, Любченко ВЕ, Юневич ЕО. Синхронизация и сложение мощностей антенно-связанных транзисторных генераторов в СВЧ диапазоне. Труды 21-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», Севастополь, Крым, Украина, 12-16 сентября 2011, Севастополь, Изд.СГУ, с. 179-180.
Калинин ВИ, Котов ВД, Любченко ВЕ, Юневич ЕО. Синхронизация и сложение мощностей антенно-связанных транзисторных генераторов в СВЧ диапазоне. Изв. ВУЗов. Радиофизика, 2011, 54(8-9):1-6.
Калинин ВИ, Котов ВД, Любченко ВЕ, Юневич ЕО. Синхронизация и сложение мощностей излучения микрополосковых антенн-генераторов на полевых транзисторах. Изв. ВУЗов. Радиофизика, 2011, 54(8-9):684-689.
Любченко ВЕ, Юневич ЕО, Калинин ВИ, Котов ВД, Радченко ДЕ, Телегин СА. Генерация микроволнового излучения активными антеннами на полевых транзисторах в квазиоптическом резонаторе. Радиотехника и электроника, 2013, 58(12):1192-1196.
Бецкий ОВ, Баранов АД, Котов ВД, Любченко ВЕ, Радченко ДЕ, Юневич ЕО. Генератор электромагнитных волн СВЧ и КВЧ диапазона для биомедицинских исследований и терапии. Патент РФ №2012123684, приоритет от 07.06.2012, зарег. в Гос. реестре 10.01.2013.
Murata M, Matsui T, Tanaka M, Ohmori S. Active radiating butterfly antenna. IEEE Antennas and Propagation Society Intern. Symposium Digest, 1997, 4:2464-2467.
Донец ИВ. Электродинамический анализ интегрированного в подложку волновода. Электромагнитные волны и электронные системы, 2008, 13(5):22-25.
Bozzi M, Georgiadis A, Wu K. Review of Substrate Integrated Waveguide (SIW) Circuits and Antennas. IET Microwaves, Antennas and Propagation, 2011, 5(8):909-920.
Christopoulos C. The Transmission-Line Modeling Method TLM. New York, IEEE Press, 1995.
Брянцева ТА, Любченко ВЕ, Марков ИА, Юневич ЕО. Микрополосковая антенна на арсениде галлия. Патент РФ №128788 от 27.05.2013, зарег. в Госреестре 27.05.2013.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/187/7(1)-3-14.pdf