КОМПАКТНИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ ПОЛЯРИЗАЦІЇ ДЛЯ СУПУТНИКОВИХ АНТЕННИХ СИСТЕМ

Автор(и)

  • Степан Іванович Пільтяй Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine http://orcid.org/0000-0002-6927-8663
  • Андрій Васильович Булашенко Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Ukraine http://orcid.org/0000-0002-4987-4978
  • Ірина Володимірівна Фесюк Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine http://orcid.org/0000-0001-9085-1201
  • Олександр Васильович Булашенко Шосткінський фаховий коледж імені Івана Кожедуба Сумського державного університету, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-5648-6658

DOI:

https://doi.org/10.24025/2306-4412.1.2021.227633

Ключові слова:

поляризатор, хвилевідний поляризатор, діафрагма, хвилевід, диференцій- ний фазовий зсув, коефіцієнт еліптичності, кросполяризаційна розв’язка.

Анотація

У статті запропонований простий метод оптимізації та розробки поляризаційних пристроїв с діафрагмами за допомогою методу еквівалентних мікрохвильових схем. Принцип методу полягає у розбитті схеми хвилеводного пристрою обробки поляризації  на прості  еквівалентні схеми. Кожна схема описується своїми матрицями розсіювання та передачі. Далі основні характеристики представленого пристрою виражаємо через елементи загальної хвильової матриці розсіювання. До базових електромагнітних характеристик пристрою належать такі: фазові, узгоджуючи та поляризаційні. Було розроблено поляризаційний пристрій із трьома діафрагмами на основі квадратного хвилеводу. У діапазоні частот 13,0-14,4 ГГц  було здійснена процедура оптимізації електромагнітних характеристик. Сконструйований хвилевідний пристрій у робочому діапазоні частот підтримує диференційний фазовий зсув у межах 90° ± 4,0°. Пікове значення його коефіцієнта стійної хвилі за напругою приймає значення 2,04. Максимальне значення коефіцієнту еліптичності становить 0,6 дБ, а мінімальній рівень кросполярізаційної розв’язки становить 29,5 дБ. Для перевірки правильності отриманих результатів була здійснене числове моделювання пристрою із використанням методу скінченного інтегрування в частотній області та методо скінчених елементів в часовій області. Результати моделювання показали, що представлений метод має невелику розбіжність із відомими електродинамічними методами аналізу мікрохвильових пристроїв. Тому, розроблений новий хвилевідний поляризаційний пристрій з трьома діафрагмами представляє узгоджені та якісні електромагнітні характеристики у всьому робочому діапазоні частот 13,0–14,4 ГГц. Розроблений поляризаційний пристрій може використовуватися у антенних системах, де здійснюється поляризаційна обробка сигналів

Біографії авторів

Степан Іванович Пільтяй, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

к.т.н., доцент

Андрій Васильович Булашенко, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

старший викладач 

Ірина Володимірівна Фесюк, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

студентка 

Олександр Васильович Булашенко, Шосткінський фаховий коледж імені Івана Кожедуба Сумського державного університету

студент 

Посилання

W. L. Stutzman, Polarization in electromagnetic systems. Artech House, Norwood, 2018.

A. Bulashenko, S. Piltyay, A. Polishuk, and O. Bulashenko, "New traffic model of M2M technology in 5G wireless sensor networks", in IEEE 2nd Int. Conf. on Advanced Trends in Information Theory, Kyiv, 2020, pp. 125-131. doi: 10.1109/ATIT50783.2020.9349305.

A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, and I. V. Demchenko, "Energy efficiency of the D2D direct connection system in 5G network", in IEEE Int. Conf. on Problems of Infocommunications. Science and Technology, Kharkiv, 2020, pp. 324-329.

S. I. Piltyay, A. V. Bulashenko, and I. V. Demchenko, "Wireless sensor networks connectivity in heterogeneous 5G mobile systems", in IEEE Int. Conf. on Problems of Infocommunications. Science and Technology, Kharkiv, 2020, pp. 508-513.

A. V. Bulashenko, "Evaluation of D2D communications in 5G networks", Visnyk NTUU "KPI". Seriia: Radioteknika, Radioaparatobuduvannia, no. 81, pp. 21-29, 2020 [in Ukrainian]. doi: 10.20535/RADAP.2020.81.21-29.

A. V. Bulashenko, "Resource allocation for low-power devices of M2M technology in 5G networks", Naukovi visti KPI, vol. 3, pp. 7-13, 2020 [in Ukrainian]. doi: 10.20535/kpi-sn.2020.3.203863.

O. Yu. Myronchuk, A. A. Shpylka, and S. Ya. Zhuk, "Two-stage method for joint estimation of information symbols and channel frequency response in OFDM communication systems", Radioelectron. Commun. Syst., vol. 63, no. 1, pp. 418-429, 2020. doi: 10.3103/S073527272008004X.

O. Myronchuk, O. Shpylka, and S. Zhuk, "Algorithm of channel frequency response estimation in orthogonal frequency division multiplexing systems based on Kalman filter", in IEEE 15th Int. Conf. on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and omputer Engineering. Lviv-Slavske, 2020. doi: 10.1109/TCSET49122.2020.235385.

F. Dubrovka, S. Piltyay, O. Sushko, R. Dubrovka, M. Lytvyn, and S. Lytvyn, "Compact X-band stepped-thickness septum polarizer", in IEEE Ukrainian Microwave Week, Kharkiv, 2020, pp. 135-138. doi: 10.1109/UkrMW49653.2020.9252583.

F. Dubrovka, S. Martunyuk, R. Dubrovka, M. Lytvyn, S. Lytvyn, Yu. Ovsianyk, S. Piltyay at al., "Circularly polarised X-band H11- and H21-modes antenna feed for monopulse autotracking ground station", in IEEE Ukrainian Microwave Week, Kharkiv, 2020, pp. 196-202. doi: 10.1109/UkrMW49653.2020.9252600.

F. F. Dubrovka, and S. I. Piltyay, "A novel wideband coaxial polarizer", in IEEE Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques, Odessa, 2013, pp. 473-474. doi: 10.1109/ ICATT.2013.6650816.

D. Yu. Kulik, L. P. Mospan, A. O. Perov, and N. G. Kolmakova, "Compact-size polarization rotators on the basis of irises with rectangular slots", Telecom. and Radio Engineering,vol. 75, no. 1, pp. 1-9, 2016. doi: 10.1615/TelecomRadEng.v75.i1.10.

D. Yu. Kulik, S. A. Steshenko, and A. A. Kirilenko, "Compact polarization plane rotator at a given angle in the square rectangular waveguide", Telecom. and Radio Engineering, vol. 76, no. 1, pp. 855-864, 2017. doi: 10.1615/TelecomRadEng.v76.i10.20

A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, and I. V. Demchenko, "Analytical technique for iris olarizers development", in IEEE Int. Conf. on Problems of Infocommunications. Science and echnology, Kharkiv, 2020, pp. 464-469.

S. I. Piltyay, A. V. Bulashenko, and I. V. Demchenko "Compact polarizers for satellite information systems", in IEEE Int. Conf. on Problems of Infocommunications. Science and Technology, Kharkiv, 2020, pp. 350-355.

S. I. Piltyay, A. V. Bulashenko, Ye. I. Kalinichenko, and O. V. Bulashenko, "High performance waveguide polarizer for satellite information systems", Visnyk Cherkaskogo derzhavnogo tekhnolohichnogo universytetu, no. 4, pp. 14-26, 2020 [in Russian]. doi: 10.24025/2306-4412.4.2020.217129.

S. I. Piltyay, O. Yu. Sushko, A. V. Bulashenko, and I. V. Demchenko, "Compact Ku-band iris polarizers for satellite telecommunication systems", Telecommunications and Radio Engineering, vol. 79, no. 19, pp. 1673-1690, 2020. doi: 10.1615/TelecomRadEng.v79.i19.10.

S. I. Piltyay, A. V. Bulashenko, and I. V. Demchenko, "Waveguide iris polarizers for Kuband satellite antenna feeds", Journal of Nano- and Electronic Physics, vol. 12, no. 5, p. 05024, 2020. doi: 10.21272/jnep.12(5).05024.

A. A. Kirilenko, S. O. Steshenko, V. N. Derkach, and Y. M. Ostryzhnyi, "A tunable compact polarizer in a circular waveguide", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 67, no. 2, pp. 592-596, 2019. doi: 10.1109/TMTT.2018.2881089.

S. I. Piltyay, A. V. Bulashenko, and I. V. Demchenko, "Analytical synthesis of waveguide iris polarizers", Telecommunications and Radio Engineering, vol. 79, no. 18, pp. 1579-1597, 2020. doi: 10.1615/TelecomRadEng.v79.i18.10.

S. Piltyay, A. Bulashenko, H. Kushnir, and O. Bulashenko, "Information resources economy in satellite systems based on new microwave polarizers with tunable posts", Path of Science, vol. 6, no. 11, pp. 5001-5010, 2020. doi: 10.22178/pos.55-1.

A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, H. S. Kushnir, and О. V. Bulashenko, "Compact waveguide polarizer with three antiphase posts", Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu, vol. 5, pp. 97-104, 2020 [in Ukrainian]. doi: 10.31649/1997-9266-2020-151-5-97-104.

A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, Ye. I. Kalinichenko, and O. V. Bulashenko, "Tunable square waveguide polarizer with irises and posts", Tekhnichna inzheneriia, vol. 86, no. 2, pp. 108-116, 2020 [in Ukrainian]. doi: 10.26642/ten-2020-2(86)-108-116.

A. Bulashenko, S. Piltyay, Ye. Kalinichenko, and O. Bulashenko, "Mathematical modeling of iris-post sections for waveguide filters, phase shifters and polarizers", in IEEE 2nd Int. Conf. on Advanced Trends in Information Theory, Kyiv, 2020, pp. 330-336. doi: 10.1109/ATIT50783.2020.9349321.

S. Piltyay, A. Bulashenko, H. Kushnir, and O. Bulashenko, "New tunable iris-post square waveguide polarizers for satellite information systems", in IEEE 2nd Int. Conf. on Advanced Trends in Information Theory, Kyiv, 2020, pp. 132-137. doi: 10.1109/ATIT50783.2020.9349357.

J. R. Sanchez, C. Bachiller, M. Julia, B. Nova, H. Esteban, and V. E. Boria, "Microwave filter based on substrate integrated waveguide with alternating dielectric line sections", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 28, no. 11, pp. 990-992, 2018. doi: 10.1109/LMWC.2018.2871644.

Y.-P. Lyu, L. Zhu, and C.-H. Cheng, "Proposal and synthesis design of differential phase shifters with filtering function", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 65, no. 8, pp. 2906-2917, 2017. doi: 10.1109/TMTT.2017.2673819.

A. W. Pollak, and M. E. Jones, "A compact quad-ridge orthogonal mode transducer with wide operational bandwidth", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 17, no. 3, pp. 422-425, 2018. doi: 10.1109/LAWP.2018.2793465.

F. F. Dubrovka, and S. I. Piltyay, "Prediction of eigenmodes cutoff frequencies of sectoral coaxial ridged waveguides", in Int. Conf. on Modern Problem of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science, Lviv–Slavske, 2012, p. 191.

S. I. Piltyay, "Numerically effective basis functions in integral equation technique for sectoral coaxial ridged waveguides", in 14-th Int. Conf. on Math. Methods in Electromagnetic Theory, Kyiv, 2012, pp. 492-495. doi: 10.1109/MMET.2012.6331195.

L. A. Rud, and K. S. Shpachenko, "Polarizers on a segment of square waveguide with diagonally ridges and adjustment iris", Radioelectronics and Communications Systems, vol. 55, no. 10, pp. 458-463, 2012. doi: 10.3103/S0735272712100044.

A. A. Kirilenko, D. Yu. Kulik, and L. A. Rud, "Stepped approximation technique for designing coaxial waveguide polarizers", in IX IEEE Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques, Odessa, 2013, pp. 470-472. doi: 10.1109/ICATT.2013.6650815.

F. F. Dubrovka, and S. I. Piltyay, "Eigenmodes of coaxial quad-ridged waveguides. Numerical results", Radioelectronics and Comm. Systems, vol. 57, no. 2, pp. 59-69, 2014. doi: 10.3103/S0735272714020010.

S. I. Piltyay, and F. F. Dubrovka, "Eigenmodes analysis of sectoral coaxial ridged waveguides by transverse field-matching technique. Part 1. Theory", Visnyk NTUU KPI. Seriia: Radioteknika, Radioaparatobuduvannia, vol. 54, pp. 13-23, 2013. doi: 10.20535/RADAP.2013.54.13-23.

S. I. Piltyay, "Enhanced C-band coaxial orthomode transducer", Visnik NTUU KPI. Seriia: Radiotekhnika, Radioaparatobuduvannia, vol. 58, pp. 27-34, 2014. doi: 10.20535/RADAP.2014.58.27-34.

F. F. Dubrovka, and S. I. Piltyay, "Boundary problem solution for eigenmodes in coaxial quad-ridged waveguides", Information and Telecommunication Sciences, vol. 5, no. 1, pp. 48-61, 2014.

G. Mishra, S. K. Sharma, and J.-C. Chieh, "A circular polarized feed horn with inbuilt polarizer for offset reflector antenna for W-band CubeSat applications", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 67, no. 3, pp. 1904-1909, 2018. doi: 10.1109/TAP.2018.2886704.

A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, and I. V. Demchenko, "Optimization of a polarizer based on a square waveguide with irises", Science-Based Technologies, vol. 47, no. 3, pp. 287-297, 2020. doi: 10.18372/2310-5461.47.14878.

A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, and I. V. Demchenko, "Equivalent microwave circuit technique for waveguide iris polarizers development", Visnik NTUU KPI. Seriia: Radiotekhnika, Radioaparatobuduvannia, vol. 83, pp. 17-28, 2020. doi: 10.20535/RADAP.2020.83.17-28.

A. V. Bulashenko, S. I. Piltyay, and I. V. Demchenko, "Waveguide iris polarizers for Ku-band satellite antenna feeds", Journal of Nano- and Electronic Physics, vol. 12, no. 6, p. 06026, 2020. doi: 10.21272/jnep.12(6).06026.

S. Piltyay, A. Bulashenko, Ye. Herhil, and O. Bulashenko, "FDTD and FEM simulation of microwave waveguide polarizers", in IEEE 2nd Int. Conf. on Advanced Trends in Information Theory, Kyiv, 2020, pp. 132-137. doi: 10.1109/ATIT50783.2020.9349339.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-15

Як цитувати

Пільтяй, С. І., Булашенко, А. В., Фесюк, І. В., & Булашенко, О. В. (2021). КОМПАКТНИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ ПОЛЯРИЗАЦІЇ ДЛЯ СУПУТНИКОВИХ АНТЕННИХ СИСТЕМ. Вісник Черкаського державного технологічного університету, (1), 86–98. https://doi.org/10.24025/2306-4412.1.2021.227633

Номер

Розділ

Інформаційні технології

URN