Features of geometrical configuration of Fresnel lenses with cylindrical radiating surface as antenna elements are considered. The problem of diffraction is numerically solved with the aid of the method of the integral equations. The focal-domain fields of lenses, their radiation patterns, and frequency properties are determined. Diffraction elements with flat discrete working surfaces (such as a zoned Fresnel plate) have found numerous applications in optics [1]. Functional properties of these elements are based on the Huygens-Fresnel principle. The properties of Fresnel lenses (FL) and their analogues, which can be used in the radiowave range as elements of antenna or focusing devices, are well enough investigated [2]-[4]. One of such analogues is the modified FL (MFL) [5]. The directional properties of FL with a cylindrical radiating surface and rather small size of an aperture were considered in [6], [7]. Note that here the basic tools of the analysis were the approximate methods taking no account of diffraction. Such approach does not give an opportunity to estimate influence of repeated reflections inside the lens that in this case renders appreciable influence on the characteristics of the lens antenna with a cylindrical aperture. In this work, a numerical solution of the wave diffraction on twodimensional (2-D) models of FL and MFL, based on the method of integral equations [8], is presented.Initial geometrical configuration (IGC) of a Fresnel lens [4], which transforms a spherical wave front into a quasi-plane-wave one, can be formed, for example, as follows. Place a point source of monochromatic electromagnetic field at the point with coordinates 0
За многие годы существования антенной науки и техники предложены различные конструкции слабонаправленных антенн. Имея сравнительно малые размеры, такие антенны используются в микроволновых терминалах мобильной связи стандартов 3G (450-1900 МГц) и 4G (750-2700 МГц), в адаптерах и роутерах WiFi стандартов IEEE 802.11n (2,4 ГГц), IEEE 802.11ac (5 ГГц). Это, например, такие антенны как четвертьволновый вертикальный монополь, узкая прямоугольная щель, прорезанная в плоском проводящем экране ([1]), антенны «инверсного» типа [2], а также микрополосковые излучатели. Наблюдаемое в последние годы развитие и внедрение новых поколений беспроводной мобильной связи (в частности, для сетей пятого поколения рассматривается возможность перехода в область миллиметровых волн-использования диапазонов 24,25-27,5 ГГц и 37-43,5 ГГц). Предполагается, что в сетях пятого поколения будут применяться активные антенные решетки, способные в конкретных условиях оперативно менять диаграмму направленности в зависимости от особенностей расположения и потребностей абонентов. Для этих целей необходима соответствующая материальная основа, в том числе антенные элементы, обладающие в широкой полосе частот заданными свойствами. Причем, желательно обеспечить такие условия, когда одна антенна способна нормально функционировать одновременно в двух областях частотного диапазона, например 25 и 39 ГГц. Широко известны конструкции планарных рамочных антенн, в том числе с треугольными и круговыми элементами ([3]). Существует несколько конструктивных вариантов рамочных антенн, образованных из двух копланарных рамок, с улучшенными (в сравнении с одиночной рамкой) характеристиками направленности. Реальные конструкции могут быть выполнены, например, из двух треугольных («Bowtie») [4] или двух круговых («восьмерка») копланарных элементов. На практике также применяется проводная зигзагообразная антенна, иногда называемая «Bi-Quad» [5]. Однако все перечисленные типы антенн не обладают широкополосными свойствами, определяемыми одновременно по двум параметрам: по согласованию с питающей линией и по КНД. Как показывает приведенное ниже сравнение перечисленных типов слабонаправленных антенн, все они характеризуются относительно узкой полосой частот рабочего диапазона, определяемого по коэффициенту отражения на входе. Результаты расчетов свидетельствуют, что предлагаемая к рассмотрению двухкольцевая антенна, имея планарную конструкцию, может обеспечить (в зависимости от ее геометрических параметров) широкополосные свойства, как по коэффициенту стоячей волны (КСВ) на ее входе, так и по КНД. В этой антенне сами кольца имеют достаточную ширину, что обеспечивает жесткость и, что важно, конструктивную возможность для выполнения продольной щели в области их пересечения. Такая узкая (но существенно более короткая, в сравнении с половиной длины волны) продольная щель ориентирована своей осью в направлении центров колец, при этом соединяет ближайшие края отверстий в области пересечения колец. Областью применения этой антенны могут быть разного рода антенные системы, предназначенны...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.