Экспериментальное исследование спиральных антенн с различными вариантами дополнительного замедления

Обоснование. Работа направлена на развитие и исследование плоских спиральных антенн с дополнительным замедлением. Использование замедляющих структур позволяет изменить рабочий частотный диапазон антенн и их электродинамические характеристики. Рассмотрены три варианта реализации замедляющей структуры: планарная диэлектрическая пластина, планарная металлодиэлектрическая пластина с металлизированными отверстиями, планарная металлодиэлектрическая пластина с металлическими штырьками. Результаты измерений параметров образцов сравнивались с эталонным образцом антенны. Цель. В работе осуществляется измерение электрических параметров плоских спиральных антенн с дополнительным замедлением. Производится определение коэффициента стоячей волны, ширины диаграммы направленности и коэффициента усиления для практической оценки степени влияния конструктивных решений построения замедляющих пластин на функционирование антенны. Методы. Планарные замедляющие пластины установлены непосредственно перед излучающей структурой. Пластины реализованы в виде многослойной структуры из диэлектрических подложек с переменной диэлектрической проницаемостью. В конструкции металлодиэлектрических пластин предусмотрены дополнительные элементы: металлизированные отверстия и металлические штырьки. В основе эксперимента лежат строгие методики проведения измерений и количественные методы оценки результатов исследований. Параметры антенных приборов измерялись в одинаковых условиях на одних и тех же рабочих местах, что обеспечивает достоверность и стабильность измерений. Результаты. Предложенные варианты конструкции замедляющих пластин обеспечивают лучшее согласование и увеличение коэффициента усиления в нижней части рабочего диапазона, наблюдается уменьшение нижней рабочей частоты антенны. При этом лучшее согласование обеспечивает планарная диэлектрическая пластина, а замедляющая пластина с металлизированными отверстиями оказывает наименьшее влияние на равномерность диаграммы направленности. Использование подобных конструкций при диаметре спирали более полутора длин волн требует тщательного согласования конструкции слоев пластины (их формы и толщины; последовательности, градиента изменения диэлектрической проницаемости; размера и расположения дополнительных замедляющих элементов). Заключение. С практической точки зрения показано, что планарные диэлектрические и металлодиэлектрические пластины обеспечивают замедление электромагнитных волн в плоских спиральных антеннах и позволяют сместить рабочий диапазон в область более низких частот без увеличения габаритных размеров.