Journal of Communications Technology and ElectronicsJournal of Communications Technology and ElectronicsРадиотехника и электроника0033-84943034-5901The Russian Academy of Sciences69116110.31857/S0033849425050056qjvngpELECTRODYNAMICS AND RADIO WAVE PROPAGATIONЭЛЕКТРОДИНАМИКА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛНResearch ArticleElectromagnetic simulation of a linear dual polarization array with sector shape radiation pattern of the array elementЭлектродинамическое моделирование линейной двухполяризационной решетки с секторной диаграммой направленности элемента решеткиBankovS. E.БанковС. Е.sbankov@yandex.ruKalinichevV. I.КалиничевВ. И.sbankov@yandex.ruFrolovaE. V.ФроловаЕ. В.sbankov@yandex.ruKotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics RASИнститут радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН15052025705VOL 70, NO5 (2025)ТОМ 70, №5 (2025)46447922092025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0033-8494/article/view/691161

Linear antenna array with the array element radiation pattern close to sector shape was considered. The array consists of beam-forming network and radiating array of horns. The beam-forming network includes block of coupled dual polarized EBG waveguides and block of phase shifters in form of waveguide sections. Electromagnetic simulation and optimization of the device were targeted to form sector shape radiation pattern in the radiating array plane. The study included three stages. Investigation of eigen modes of an infinite system of infinite coupled dual polarized waveguides was performed at the first stage. Coupling coefficients for waves with two orthogonal polarizations were calculated. At the second stage the beam-forming network was considered as a microwave multi-port junction and its S-matrix was obtained. Simulation of the beam-forming network combined with the horn array was performed at the third stage. It is shown that the investigated array provides the formation of radiation patterns close to sector patterns for waves of two orthogonal linear polarizations in the frequency band up to 10% in the centimeter wavelength range.

Рассмотрена линейная решетка с диаграммой направленности элемента близкой к секторной. Решетка состоит из диаграммообразующей схемы и излучающей решетки рупоров. Диаграммообразующая схема включает блок связанных двухполяризационных EBG волноводов и блок фазосдвигателей в виде отрезков прямоугольных металлических волноводов. Электродинамическое моделирование и оптимизация устройства проведены с целью формирования секторной диаграммы направленности в плоскости излучающей решетки. Исследование проведено в три этапа. На первом этапе проанализированы собственные волны бесконечной решетки бесконечных связанных двухполяризационных EBG волноводов, найдены линейные коэффициента связи между ними по волнам двух ортогональных поляризаций. На втором этапе диаграммообразующая схема моделируется как СВЧ многополюсник и находится его матрица рассеяния. На третьем этапе проведено моделирование всего устройства целиком, включая излучающую решетку рупоров. Показано, что исследованная решетка обеспечивает формирование диаграмм направленности близких к секторным для волн двух ортогональных линейных поляризаций в полосе частот до 10 % в сантиметровом диапазоне длин волн.

linear arraybeam-forming networksector shape radiation patternchess circuitлинейная решеткадиаграммообразующая схемасекторная диаграмма направленностишахматная схемаShelton J.P. // IEEE Trans. 1965. V. AP-13. № 6. Р. 992. https://doi.org/10.1109/TAP.1965.1138561.Borgiotti G.V. // IEEE Trans. 1977. V. AP-25. № 2. P. 232. https://doi.org/10.1109/TAP.1977.1141570Mailloux R.J., Franchi P.R., Phased Array Antenna with Array Elements Coupled to Form a Multiplicity of Overlapped Subarrays. US Pat. № 3938160, Publ. February 10, 1976.Frazita R.F., Lopez A.R., Giannini R.J. Limited Scan Antenna System with Sharp Cutoff Element Pattern. US Pat. № 4041501. Publ. August 9, 1977.Wheeler H.A. Antenna System Having Modular Coupling Network. US Pat. № 4143379. Publ. March 6, 1979.Lopez A.R. Array Antenna System. US Pat. № 4321605. Publ. March 23, 1982.Скобелев С.П. Фазированные антенные решетки с секторными парциальными диаграммами направленности. М.: Физматлит, 2010.Bankov S.E., Bugrova T.I. // Microwave and Optical Technology Lett. 1993. V. 6. P. 782.Банков С.Е. // РЭ. 2009. Т. 54. № 7. С. 796.Банков С.Е. // РЭ. 2009. Т. 54. № 10. С. 1157.Банков С.Е., Грачев Г.Г. // РЭ. 2014. Т. 59. № 2. С. 132–142.Банков С.Е., Калошин В.А., Фролова Е.В. // Журн. радиоэлектрон. 2009. № 3. http://jre.cplire.ru/jre/mar09/1/text.htmlБанков С.Е., Грачев Г.Г., Дупленкова М.Д. // РЭ. 2012. Т. 57. № 6. С. 613.Банков С.Е., Фролова Е.В. // РЭ. 2023. Т. 68. № 9. С. 835.Ke Wu, Desiandes D., Cassivi Y. 6th Int. Conf. on Telecommunications in Modern Satellite, Cable and Broadcasting Service (TELSIKS2003). Nis. 01–03 Mar. N.Y.: IEEE, 2003. V.1. P. P–III.Амитей Н., Галиндо В., Ву Ч. Теория и анализ фазированных антенных решеток. М.: Мир. 1974.Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высш. школа. 1988.Банков С.Е., Калиничев В.И., Фролова Е.В. // РЭ. 2020. Т. 65. № 9. С. 852.