Green surface tensors in microstrip antenna theory

Abstract

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ТЕНЗОРЫ ГРИНА В ТЕОРИИ МИКРОПОЛОСКОВЫХ АНТЕННМикрополосковые антенны вследствие их компактности и технологичности изготовления широко используются как самостоятельные передающие или приемные антенны, так и в качестве элементов фазированных антенных решеток. При этом до настоящего времени нет единого строгого подхода, позволяющего исследовать микрополосковые антенны различной геометриче-ской формы. В работе предложен новый подход к исследованию характеристик микрополосковых антенн с излучателями различ-ной геометрии, основанный на использовании поверхностных тензоров Грина для экранированного магнитодиэлектрического слоя. Получены выражения для компонент тензоров Грина, обусловленных электрическими поверхностными токами. Приведены приме-ры использования предложенного подхода к решению задачи о микрополосковой антенне в приближении заданного распределения поверхностного тока и задачи об осесимметричном возбуждении дисковой микрополосковой антенны. Ил. 1. Библиогр.: 14 назв.Ключевые слова: микрополосковая антенна, магнитодиэлектрический слой, поверхностные тензоры Грина, поверхност-ный ток.Микрополосковые антенны (МПА) вследствие их компактности и технологичности изготовления нашли широкое применение во многих системах связи. Они широко используют-ся как в качестве самостоятельных передающих или приемных антенн, так и в качестве элементов фазированных антенных решеток. В частности, МПА используются как приемные антенны в аппаратуре пользователей космических навига-ционных систем (GPS, ГЛОНАСС/GPS и т. п.Классическими формами МПА являются прямоугольный и дисковый резонаторы, рабо-тающие на низших модах 10 TM и 11 TM [3,4]. Кроме них используются также излучатели эл-липтической, треугольной и пятиугольной формы [3]. Путем изменения классических форм излуча-телей можно добиться существенного изменения многих характеристик МПА, в том числе значи-тельно расширить полосу рабочих частот [5].Отметим, что МПА представляют собой сложные для теоретического анализа структуры. Это обусловлено тем, что, во-первых, МПА -это трехмерная резонансная структура с размерами порядка длины волны; во-вторых, необходимо учитывать наличие особенностей поля у ребер излучателя МПА; в-третьих, подложка МПА может поддерживать волны поверхностного типа, которые необходимо учитывать особенно при анализе антенных решеток на основе МПА [6].В последнее время остро стоит проблема миниатюризации МПА. Одним из способов уменьшения габаритов МПА является использо-вание диэлектрических подложек с большим значением диэлектрической проницаемости (бо-лее 10) [7]. Однако это приводит к уменьшению полосы согласования МПА и в конечном счете к падению эффективности излучения МПА. Аль-тернативным способом уменьшения габаритов МПА является использование метаматериалов в конструкции антенн [8]. Вследствие перечислен-ных выше и ряда других причин теория МПА далека от завершения.Наиболее полные обзоры по методам исследования характеристик МПА с излучателями правильной геометрической формы приведены в работах [3, 7]. При этом отметим, что, например, спек...