Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2025
Идентификатор DOI: 10.32603/1993-8985-2025-28-2-20-32
Ключевые слова: band-pass filter, phase-correcting element, periodic structure, spatial filter, chebyshev filter, полосовой фильтр, фазокорректирующий элемент, периодическая структура, пространственный фильтр, фильтр Чебышева
Аннотация: Введение. Представлена процедура синтеза фазокорректирующих элементов (ФКЭ) на основе полосового фильтра с помощью специально разработанного программного обеспечения (ПО). Проведено сравнение амплитудно-частотных характеристик синтезированных ФКЭ и LC-фильтров на сосредоточенных элементах. Полученные структуры могут быть применены Показать полностьюв отклоняющих и фокусирующих антенных решетках (АР) проходного типа и в низкопрофильных сканирующих антенных системах (АС) наземных терминалов спутниковых систем связи. Это особенно актуально в условиях активного развития спутниковой связи, особенно при использовании средне- и низкоорбитальных космических аппаратов.Цель работы. Разработка ПО для синтеза ФКЭ на основе полосового фильтра и последующее их применение в отклоняющих и фокусирующих АР проходного типа. Материалы и методы. Для расчета характеристик фильтров использовались программы MATLAB, Filter Solutions и AWR DE. Характеристики ФКЭ получены при помощи электродинамического моделирования методом конечных элементов и методом конечного интегрирования.Результаты. Произведены расчеты полосовых LC-фильтров по заданным характеристикам: центральная частота - 10 ГГц; полоса пропускания - 40 %; неравномерность в полосе пропускания - 0.1 дБ. Разработано ПО для синтеза ФКЭ на основе фильтров Чебышева 1-го типа четного и нечетного порядков с 3-го по 9-й. Получено хорошее совпадение характеристик фильтра на связанных резонаторах и ФКЭ. Синтезированы отклоняющая и фокусирующая структуры и проведено их электродинамическое моделирование. Угол наклона диаграммы направленности отклоняющей структуры составил 20º. Коэффициент отражения фокусирующей структуры в диапазоне 10.7…12.7 ГГц не превысил -15 дБ. Коэффициент направленного действия изменялся от 25.8 до 28 дБ.Заключение. Разработанное ПО позволяет синтезировать резонаторные фильтры и ФКЭ различных порядков по заданным характеристикам. ПО позволяет в значительной степени сократить время, затрачиваемое на расчет и синтез большого количества ФКЭ. Синтезированные отклоняющие и фокусирующие структуры могут быть использованы как самостоятельно, так и в качестве управляющих слоев в низкопрофильных сканирующих АС. Introduction. This paper presents a procedure for synthesis of phase-correcting elements (PCE) based on band-pass filter using specialized software developed for these purposes. The amplitude response of the synthesized PCE and LC-filters based on lumped elements is compared. The obtained structures can be applied in deflecting and focusing transmitarrays and in low-profile scanning antenna systems of ground terminals of satellite communication systems, which is particularly significant for the advancement of satellite communications used by medium- and low-orbit spacecrafts.Aim. Software development for PCE synthesis based on band-pass filters (BPF) for application in deflecting and focusing transmitarrays.Materials and methods. The filter characteristics were calculated using the MATLAB, Filter Solutions, and AWR DE software applications. Characteristics of the synthesized PCE were obtained by electrodynamic modeling using the finite element and finite integration methods.Results. BPF were calculated in different software applications according to the given characteristics: center frequency - 10 GHz; bandwidth - 40%; and irregularity in the bandwidth - 0.1 dB. A software environment for synthesis of PCE was developed based on Chebyshev filters of type 1 of even and odd orders from 3 to 9. A satisfactory match between the characteristics of the coupled resonator filter and PCE was obtained. The deflecting and focusing structures were synthesized, and their electrodynamic modeling was carried out. The slope angle of the radiation pattern of the deflecting structure was 20º. The reflection coefficient of the focusing structure ranged within 10.7…12.7 GHz, not exceeding -15 dB. The directivity coefficient varied from 25.8 to 28 dB.Conclusion. The synthesized deflecting and focusing structures can be used both independently and as control layers in low-profile scanning antenna systems. The developed software provides a significant reduction in the time required for the calculation and synthesis of a large number of PCE.
Журнал: Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника
Выпуск журнала: Т.28, №2
Номера страниц: 20-32
ISSN журнала: 19938985
Место издания: Санкт-Петербург
Издатель: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)