Документ: Сборник трудов победителей конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов ВГТУ, страницы 31-35

УДК 621.396

ИССЛЕДОВАНИЕ НИЗКОПРОФИЛЬНОЙ ДВУХПОЛОСНОЙ КОЛЬЦЕВОЙ АНТЕННЫ

Студент группы РТ-111 Туровский А.В. Руководитель: д-р техн. наук, доцент А. В. Останков

Приводятся	результаты	моделирования	двухполосной	низкопрофильной	кольцевой . антенныАнализ	влияния
геометрических параметров позволяет выбрать оптимальную конфигурацию формы кольцевой антенны. Исследуются
зависимости частотные характеристики, величины отражений на рабочих частотах, усиление и диаграмма направленности в
зависимости от конструктивных особенностей исполнения антенны

Задача

расчета

предложенной

антенны

состоит

в

нахождении

оптимального

конструктивного

исполнения,

которое

обеспечивает

согласование

антенны

на

рабочей

частоте

и

эффективное излучение при минимальных габаритах.

Разработка

методики

синтеза

такой

структуры

Рис.1. Эквивалентная схема антенны вблизи

является очень

сложной задачей, поскольку её полная

резонансной частоты

эквивалентная схема представляет собой каскадное

соединение множества отрезков связанных линий

передачи, имеющих потери на излучение. Поэтому

оптимизация

конструкции

проводилась

последовательным

приближением

к

желаемому

результату путем изменения размеров антенны и

оценки влияния этого изменения на рассчитанную

частотную

характеристику коэффициента

отражения

Рис.2. Кольцевая антенна

антенны. Для выбора направления следующего шага

использовалась

упрощенная

эквивалентная

схема,

изображенная

на

.рис1,

которая

качественно

описывает

частотную

характеристику

входного

сопротивления антенны вблизи резонансной частоты

[6].

Данная

схема

не

учитывает

наличие

регулировочного

полоска 5

(рис.3).Двухполосная

антенна, действует, как

и

четвертьволновая

однополосная кольцевая антенна[1] (рис.2). Однако за

счет

изгиба

запитанного

и

заземленного

краёв

в

Рис.3.Двухполосная антенна

полукольца

(рис.3)

и

добавления

эквивалентной

Из рис.4 видно, что ДН кольцевой антенны

индуктивности по центру шлейфа возникает вторая

резонансная частота. Антенна моделировалась в среде

близка к круговой. Максимум ДН кольцевой антенны в

CSTMicrowaveStudio.Антенне была придана форма

горизонтальной плоскости на частоте340 МГц имеет

изогнутого в форме идеально проводящего шлейфа

максимум -0.2 дБ, на частоте 420 МГц 0.6 дБ,

шириной 1см, толщиной 0.2 см и общей длиной 80 см,

учитывая, что усиление че антенны четвертьволнового

который на концах изгибается в два полукольца 1 и 2

вибратора

составляет

порядка2дБи,

усиление

радиусами

3.5 см. Конструкция

заземляется

низкопрофильной антенны на 2.2дБ и 1.4 дБ меньше,

на идеально

проводящую землю размерами 1х1 м в

чем

у четвертьволнового

диполя

соответственно.

и

=

Кольцевая антенна незначительно уступает по своей

точке

3

и

4.

Габариты

антенны

получились

следующие:

длина

,

ширина

,

излучательной

способности

четвертьволновом

Высота

подвеса

= 15 см

антенны

вибратору.Имея разные интенсивность и ориентацию

Конструкция = 25 см

в вертикальной плоскости (рис.5)

боковых лепестков

представлена

рис.3.Антенна

моделировалась в

(это

объясняется

различием

процессов

дифракции

на = 5 см.

рис.4

можно увидеть

полосе частот 310-430МГц. Из

волн излучаемых кольцевой и вибраторной

два

резонанса

на

частотах

МГц. Ширина полосы

пропускания по уровню КСВ=

антеннами),

в

направлениях

радиосвязи (вдоль

=

335 МГц и

= 420

поверхности

земли

для

углов вертикального

2 составляет 17 МГц и 9 МГц, что составляет 5% и

отклонения 0º и 180º) обе антенны создают поля с

2.1% от резонансных частот. Из этого следует, что

антенна является узкополосной.

одинаковыми напряженностями.

29

антенны установили исследуемую антенну и измерили уровень принимаемого сигнала от дискоконусной антенны. КУ двухполосной антенны составил около2 дБ, но с увеличением частоты КУ снижается. Провели

измерения диаграммы направленности антенн (рис.7). Диаграмма направленности имеет круговой характер излучения. Что подтверждает теоретические сведения о кольцевых антеннах[3].

Рис.4. ДН антенны в горизонтальной плоскости

Рис.7. Экспериментальная ДН

	Рис.5.ДН антенны в вертикальной плоскости
	Изменением длины ответвления5						(рис.3)
можно осуществлять перестройку в рабочей полосе
частот. Изменение радиуса полукольца 2 так же влияет
на	резонансные			частоты. Путем			изменения
конструктивной			особенности		антенны		позволяет
настроиться на нужный частотный диапазон								без
изменения			качества	согласования			антенны
питающим кабелем.
	Для	проверки		результатов		компьютерного
моделирования,			провели		экспериментальные
исследования			антенны.	Антенна	изготовлена			из
цинкового шлейфа толщиной 0.05мм, высотой 1 см и
длинной 80		см.	Устанавливается		на	металлической
подложке размерам 30х30 см на высоте 5 см.
	С	помощью		анализатора		спектраRohde-
Schwarz	FSH3 провели			измерения	значения КСВ			в
полосе частот от 280 до 360 МГЦ (рис.6).

Рис.6.Экспериментальное значение КСВ

Как видно из рис.9 наблюдается два резонанса
на частоте 299 МГц и 341 МГц. Значение КСВ во всем
диапазоне не превышает 2,5.
Методом замещения				провели	измерение КУ
антенны.	С	помощью			генератораRohde-
SchwarzSGS100A подали опорный сигнал на частоте
300 и	340	МГц. Сначала		измерили		уровень
принимаемого		сигнала	между		двумя	антеннами:

рупорной и дискоконусной, затем в качестве приёмной

На основе проделанной работы можно сделать вывод о , томчто результаты эксперимента удовлетворительны по сравнению с результатами моделирования. Антенна действительно может быть хорошо согласована в заданной полосе частот и имеет КСВ ниже 2,5. Антенна имеет усиление около2 дБи, но на более высоких частотах Ку заметно падает, в

этом она проигрывает четвертьволновому вибратору.

с

Возникает потребность в улучшении усиления и согласования антенны путем конструктивного её исполнения.

Литература

1.Boyer J. M., “Hula-Hoop Antennas” , A Coming Trend Electronics, 1963 January, pp 44-46.

2.Григоров, И. Н. Все об антеннах/ /ДМК Пресс,

	2009. – 352 с.
3.	Зотов	В.,.Е Юдин			В.И. “Маловыступающая
	кольцевая антенна для подвижной связи в УКВ
	диапазоне”//		Воронежский					государственный
	технический университет, 2013,127.
4.	Зернов,	Н.	В.		Теория			диапазонных
	слабонаправленных				антенн		УКВ		Ленинград//
	Лениннградская				краснознаменная				- военн
	воздушная	инженерная				академия		имени. ФА.
	Можайского, 1958. – 181 с.
5.	Пат. 3247515.		CI.	343-742			США.	Low	Profile
	Antenna./Joseph		M.	Boyer.		–	Patented Apr. 19,

1966. – Filed Mar. 4, 1963.

6.Шпиндлер, Э. Практические конструкции антенн / Э. Шпиндлер. ; под ред. В. А. Крицына. –М. : МИР, 1989. – 325 с

7.Макурин, М. Н. Способ реализации предельной широкополосности антенн, определяемый частотной областью их согласования с фидером/

М. Н. Макурин, Н. П. Чубинский // Сборник

докладов	XXI	Всероссийской	научной
конференции	«Распространение		радиоволн»
Йошкар-Ола. – 2005. – C. 460-464.

8.Dorne, R. B. A Study of the DDRR-Antenna / R. B. Dorne // QST. – 1972. – P. 27-31.

30

ББК 63.3(2 Рос)64

ИСТОРИЧЕСКИЙ ОПЫТ ФОРМИРОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОКРОВИТЕЛЬСТВЕННОЙПОЛИТИКИ ПО ОТНОШЕНИЮ

К ПРЕДПРИНИМАТЕЛЯМ В РОССИИ В ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЕ XIX СТОЛЕТИЯ

Аспирант кафедры истории и политологии: Павличенко О.И. Руководитель: д-р ист. наук, профессор Н.А. Душкова

В статье рассматривается положение российских купцов, а также правительственной

политики

в

отношении

них

в

условиях непростой международной ситуации первой половины XIX века

Успешная внешняя торговля является одним

внешнеторговой деятельности российских купцов, а также

из важнейших факторов здорового экономического

противоречивый характер государственной политики в

климата в стране. Этот вид предпринимательства

отношении предпринимателей.

находится в тесной взаимосвязи с положением

Действия

правительства

в

первой

половинеXIX

государства на международной арене. На фоне

века

были

направлены

на

украинского политического кризиса2013-2014 гг.

покровительственного

отношения

произошло

обострение

отношений

России

спредпринимательству,

в

первую

очередь,

купеческому.

государствами

Запада,

которое

спровоцировало

Наличие

такого

курса

подтверждается

рядом

событий.

негативные экономические последствия: санкции

Так, Александр I предпринял

меры,

направленные

на

стран Европы

в

отношении

российских

банков,

улучшение

материального

положения

купечества

резкое сокращение импорта продуктов питания,

упрочнение его роли в обществе. В 1807 году был издан

увеличение инфляции, отток инвестиций, падение

манифест «О дарованных купечеству новых выгодах,

курса рубля.

отличиях,

преимуществах

и

новых

способах

Эти

изменения

оказали

серьёзноераспространению и усилению торговых предприятий» [1,

воздействие

на

внешнеторговую

деятельность

971]. Манифест указывал на необходимость добиться

отечественных

предпринимателей.

Введение

преобладания

отечественных

предпринимателей

в

международных

санкций

со

стороны

ведущих

внешней

торговле

,Россииразрешая

купцам

стран

мира

привело

к

сокращению

объемоворганизовывать

для

этой

«целитоварищества».

внешней

торговли

России– как экспорта, так и

Предусматривался ряд ограничений для иностранных

импорта. Кроме того, напряжённые отношения с

коммерсантов.

западными партнёрами

вынудили отечественных

Однако в том же 1807 году по внешнеторговой и

предпринимателей

переориентироваться

на

рынки

промышленной деятельности российских купцов был

Азии и Южной Америки, увеличился товарооборот

нанесён ощутимый удар. Окончилась война, которую вела

с Белоруссией.

Россия в союзе с Англией и Пруссией против Франции и

Россия

в

своей

истории

неоднократно её сателлитов. Летом 1807 года в Тильзите Александр I и

находилась

в

условиях

сложной

Наполеон подписали мирный договор. По условиям этого

внешнеполитической обстановки, что закономерно

документа

Россия

была

вынуждена

присоединиться

к

оказывало

значительное

влияние

континентальной блокаде Англии– своего важнейшего

внешнеторговую

деятельность.

В

этой

связи

торгового

партнёра.

На

долю

этого

государства

в

особенно актуально обращение к историческому

отдельные годы началаXIX века приходилось до50%

опыту.

всего

оборота

российской

внешней .

тор

Первая

четверть XIX века

явилась тяжёлым

Континентальная

блокада,

длившаяся

до 1814

года,

временем

для

Российского

государства. В

явилась

причиной

кризиса

важнейших

отра

частности, на этот период пришлись войны с

промышленности, а также сельского хозяйства страны.

Францией, Швецией, Турцией. Вооружённые

Произошли негативные изменения в финансовой сфере.

конфликты

сопровождались

Онибурнойвыразились в резком падении курса рубля, ускорении

дипломатической

деятельностью,

созданием

инфляционных

процессов,

нарастании

дефицита

союзов. В 1813

году состоялся Венский конгресс,

государственного бюджета [2, 323]. Тот факт, что на долю

установивший

новый

европейский

.порядок одного

государства

приходился

столь

высокий

процент

Сложная

политическая

обстановка

в

Европе торгового

оборота

России

являлся

негати

обусловила

непростые

условия

для

31

обстоятельством и изначально нёс в себе большие				значение и позднее, хотя	и	довольно часто подвергался
риски для предпринимателей.				изменениям, в частности,	в отношении перечня товаров,
Огромное	значение	для	внешнеторговой	запрещённых к ввозу[6,		105]. Иностранные изделия

деятельности

коммерсантов

имела

тарифная вытеснялись с рынка, возрастали прибыли отечественных

политика

государства.

В

1810

году

М..М

производителей. Издание

тарифа 1822

года завершило

Сперанский разработал «Положение о нейтральной

период, когда международные интересы ставились на

торговле

на 1811

год» [3, 488]. Согласно

нему

первое место и предопределяли экономическую политику.

сырьевые товары ввозились в страну беспошлинно.

В целом, тарифная политика государства первой

В то же время на экспорт таких материалов

четверти XIX века

была

частью

покровительственного

облагался пошлиной. Эти меры были направлены

курса

по

отношению

к

предприни,

на развитие переработки сырья в России. Готовые

проводившегося с

концаXVIII

века.

Впоследствии,

изделия,

ввозившиеся

из-за

границы,

облагались

только в 50-е гг. правительство от строго охранительного

высокими налогами, в то время как оборудование,

курса перейдёт к политике умеренного протекционизма.

необходимое

для

промышленного

развитияОднако характер законодательства в отношении внешней

отечественной

промышленности,

облагалось

торговли периода правления Александра I нельзя назвать

низкой пошлиной. Тариф 1811 года был сугубо

однозначным. В целях защиты международных интересов

покровительственным

и

оказал

положительное

государства

правительство

часто

было

вынужден

влияние

на

развитие

российскогоотклоняться от покровительственного курса и действовать

предпринимательства.

в ущерб российских предпринимателей. Таким образом,

Однако вскоре он был изменён. В 1816 и

оно стремилось избежать международной изоляции.

1819 гг. Россия, соблюдая постановления венского

Череда

спадов

и

подъёмов

отечествен

конгресса о свободе судоходства по рекам Европы,

промышленности и торговли в первой четвертиXIX века

ввела

фритредерские

таможенные

тарифы. Эти

находилась

в

прямой

зависимости

от

у

шаги

были

продиктованы

внешнеполитическими

деятельности российских предпринимателей на мировом

целями.

Российское

правительство

надеялось

рынке. Последнее обстоятельство определялось, в первую

заручиться дружеским отношением таких держав

очередь,

таможенными

тарифами.

Данная

ситуация

как Пруссия, Австрия и Англия. Тариф 1816 года

демонстрирует то, насколько важно для правительства

не носил

запретительного

характера

и

допускал

умение сочетать продуманную и верную политику в

ввоз в Россию многих товаров, которые облагались

отношении внешней торговли с действиями по защите

в размере 25% по отношению к их стоимости [4,

интересов государства на международной арене.

589]. Еще более свободный характер носил тариф

1819

года,

по

которому допускались

к

ввозу

в

Литература

Россию практически все товары. Таким образом,

иностранным производителям было предоставлено

1. Полное собрание законов Российской Империи.

больше

возможностей

на

российском

. рынке

Собрание Первое (далее – ПСЗ). В 50 т. СПб., 1830. Том

Отечественные промышленники были не готовы к

29. №22418.

такой конкуренции, многие из них разорились[5,

2.

Злотников

М. Ф.

Континентальная блокада

и

382].

Столь

разрушительные

последствия

были

Россия / М.Ф. Злотников. М.; Л.: Наука, 1966. 360 с.

вызваны

не

только

сутью

тарифа, но и самим

3. ПСЗ. Том 31. №24464.

фактом резких колебаний таможенной политики.

4. ПСЗ. Том 33. №26218.

Предприниматели

не

привыкли

работать

в

5. ПСЗ. Том 36.

№27987.

условиях

конкуренции

с

иностранными

6. ПСЗ. Том 38. №28965.

производителями и не были готовы к столь резким

и неожиданным переменам тарифной политики.

Протесты

крупных

предпринимателей

и

неблагоприятное положение финансов и торгового

баланса привели к тому, что в 1822 году

правительство

вернулось

к

протекционистскому

тарифу. Согласно нему, запрещались к ввозу свыше

300 товаров, повышались пошлины на многие виды

продукции,

в

том

числе

фабричные

изделия,

предметы

роскоши. Этот

тариф сохранял

свое

32

УДК 621.396.67

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ ВЫТЕКАЮЩЕЙ ВОЛНЫ, РЕАЛИЗОВАННОЙ НА ПОДРЕШЕТКАХ, В РЕЖИМЕ ПОПЕРЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Студент группы РТм-131 Чередниченко В.Ф. Руководитель: д-р техн. наук, доцент А. В. Останков

Выполнена оптимизация взаимного расположения подрешеток в составе дифракционной решетки диэлектрической антенны вытекающей волны по критерию максимума КПД в режиме поперечного излучения, которая продемонстрировала возможность устранения дифракции Брэгга и значительного увеличения излучательной способности апертуры антенны

Рассматривается микроволновая антенна, апертура которой образована плоским диэлектрическим волноводом (ПДВ). ПДВ возбуждается в торец волной, вектор напряженности электрического поля (Е) которой расположен в плоскости апертуры перпендикулярно - про дольной оси ПДВ. На поверхности ПДВ периодически размещены проводники, регулярные в направлении вектора Е. Механизм работы диэлектрической антенны вытекающей волны (ДАВВ) основан на известном явлении трансформации замедленной(линией передачи) поверхностной волны в вытекающую(излучаемую) волну посредством дифракционной решетки (ДР) с шагом, соизмеримым с длиной излучаемой волны l [1].

Ключевым преимуществом ДАВВ является близкое к единице отношение мощностей вытекающей и поверхностной волн, т. е. очень высокий КПД [1]. Одним из недостатков — сложность получения эффективного режима поперечного излучения(РПИ) при одностороннем возбуждении апертуры. Снижение излучательной способности ДАВВ в РПИ связано с проявлением дифракции Брэгга, при которой превалирующая доля мощности поверхностной волны отражается ДР, а отраженная волна, обладающая такой же фазовой скоростью, излучается решеткой в противофазе к первичной поверхностной волне. В результате обе вытекающие волны интерферируют и аннигилируют [2]. В связи

с этим представляется целесообразным исследовать методы трансформации исходной геометрии апертуры диэлектрической антенны вытекающей волны, позволяющие ослабить или компенсировать проявление дифракции Брэгга и, тем самым, обеспечить эффективный РПИ.

Для выполнения поставленной цели использована математическая модель ДАВВ, представленная в [3]. В

ней апертура антенны рассмотрена как	двумерная
структура (с неограниченной шириной), которая возбу-
ждается поверхностной волной. Конструктивно	она

представляет собой ПДВ (толщиной t с относительной диэлектрической проницаемостью e) на идеально проводящем основании с нанесенной на его поверхности ДР из N проводников малого радиуса (r << l) (рис. 1). Расстояния между элементами ,ДРв общем случае, произвольны, в частном случае— одинаковы и равны шагу ДР (ℓ).

ℓ 2r	j . . .
	t

Рис. 1. Модельное представление апертуры ДАВВ

Пусть длина волны, поддерживаемой ПДВ и возбуждающей дифракционную решетку, составляет в вакууме l = 7,143 мм (частота — f = 42 ГГц), ПДВ выполнен из материала сe = 9,8 толщиной t = 0,2l. Число проводников ДР N = 50 (радиуса r = 0,035λ).

В рамках настоящего исследования установлено, что при шаге ДР, равном ℓ = 0,406λ, КПД апертуры ДАВВ с указанными выше параметрами значительно снижается (до 9,5 %), что связано с проявлением дифракции Брэгга второго порядка в РПИ. Амплитудное распределение по апертуре ДАВВ оказывается близким к равномерному, так что коэффициент использования поверхности (КИП) апертуры стремится к единице.

На рис. 2 показаны полученные путем моделирования зависимости КПД апертуры, коэффициентов отражения и прохождения поверхностной волны по мощности от числа элементов ДР в РПИ. Из рис. 2 следует, что коэффициент отражения поверхностной волны падает (от 64 до 6 %) при уменьшении N от 15 до 2, однако, при этом коэффициент прохождения растет (от 14 до 78 %). КПД апертуры приN = 7 имеет максимум — h = 26,4 %, при этом — доля отраженной мощности составляет 36,2 %. Это позволяет выделить и использо-

вать	7-ми элементную часть апертуры как элементар-
ную	подрешетку в составе протяженной апертуры

ДАВВ.

100
80	k2пр			k2отр
60
40	h
20	h
20
0	20	40	60	80	N
0	20	40	60	80	100
Рис. 2. Энергетические параметры апертуры ДАВВ
	в режиме поперечного излучения

33

Материал: Сборник трудов победителей конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов ВГТУ

Смотрите также: