Guidato

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 11234 (2022) Citare questo articolo

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Viene proposta una tecnica ibrida per manipolare la distribuzione del campo in un corno a piano H con guida d'onda integrata nel substrato (SIW) per migliorarne le caratteristiche di radiazione. La tecnica comprende due passaggi in cascata per governare le onde guidate nella struttura. Il primo passo è correggere la fase dei campi e formare una distribuzione quasi uniforme nella sezione del chiarore in modo che il guadagno aumenti e il livello del lobo laterale (SLL) diminuisca. Ciò si ottiene caricando la struttura con una nuova lente modulata in metallo tramite. L'espansione del campo sull'apertura radiante del corno del piano H SIW genera onde superficiali all'indietro su entrambe le pareti larghe che aumentano il lobo posteriore. Nella seconda fase, queste onde superficiali retroattive vengono riciclate e dirette in avanti con l'aiuto della teoria dell'olografia. Ciò si ottiene aggiungendo una coppia di lastre dielettriche con motivi olografici di strisce metalliche su entrambe le pareti larghe. Con questo passaggio, il lobo posteriore viene ridotto e il guadagno finale viene ulteriormente aumentato. Utilizzando la tecnica proposta, la struttura è progettata e fabbricata per funzionare a \(f=30\) GHz che simultaneamente migliora i valori misurati di guadagno a 11,65 dBi, SLL del piano H a \(-\,17,94\) dB e rapporto fronte-retro a 17,02 dB.

La guida d'onda integrata nel substrato (SIW) è una tecnologia che può essere utilizzata per costruire una varietà di strutture a onde guidate1,2. L'antenna a tromba SIW H-plane (introdotta per la prima volta da Li et al.3) ha attirato notevole attenzione grazie alle sue proprietà intrinseche, tra cui il basso profilo, la facilità di fabbricazione e la compatibilità con i circuiti stampati planari (PCB). Rispetto alle tradizionali antenne a tromba riempite d'aria, la distribuzione del campo all'interno delle razzi delle trombe SIW è notevolmente distorta, il che può ridurre il guadagno e degradare le caratteristiche generali di radiazione. In letteratura sono stati presentati diversi metodi per migliorare le prestazioni di radiazione delle antenne a tromba SIW H-plane. Questi metodi possono essere suddivisi in tre categorie principali come di seguito.

Nella prima categoria, un componente verrà posizionato davanti all'apertura per controllare i campi elettromagnetici (EM) emanati4,5,6. Questa tecnica in genere aumenta le dimensioni della struttura. Ad esempio, si propone di applicare lenti dielettriche con geometria ellittica e rettangolare per ottenere un guadagno più elevato con ampiezze di fascio strette4. Tuttavia, la dimensione della struttura è quasi raddoppiata. Una sfida simile si verifica in Rif.5,6 dove la tromba del piano SIW H è caricata rispettivamente da una lastra dielettrica perforata tramite aria e da una lastra dielettrica con patch metallico rettangolare.

La seconda categoria contiene quelle tecniche che modificheranno le caratteristiche geometriche della struttura nella sezione di svasatura, principalmente per personalizzare la distribuzione di fase7,8,9,10,11. Ad esempio nel Rif.7, una coppia di fessure sono impiegate nella metallizzazione superiore e inferiore della svasatura per ridurre il lobo posteriore; la posizione degli slot è specificata mediante una tecnica di prova ed errore. Un metodo iterativo viene utilizzato anche nel Rif.8 in cui viene applicato un algoritmo genetico per pixelare entrambe le pareti larghe della tromba SIW per controllare la distribuzione del campo nel pannello frontale dell'antenna. L'ottica di trasformazione conforme viene applicata per eliminare gradualmente l'errore di fase all'interno del bagliore per migliorare il guadagno di una tromba del piano H di un massimo di 2,4 dBi9. Un altro metodo consiste nell'applicare con attenzione fori passanti postmetallizzati all'interno della tromba per creare un fronte d'onda in fase su una stessa linea trasversale10. Si propone inoltre di caricare la sezione di svasatura mediante una serie di perni metallici equamente distribuiti lungo la linea centrale delle pareti larghe per formare una struttura ad onda lenta; questo riduce al minimo la differenza di fase tra il centro e i bordi del flare, migliorando in definitiva il guadagno11. Poiché la geometria presentata non può essere facilmente prodotta con le tecniche dei circuiti stampati, il prototipo è realizzato come una struttura esclusivamente metallica, creando una tromba a piano H riempita d'aria. Il mezzo aereo per la propagazione all'interno della struttura a onde guidate è riportato anche nei Rif.12,13,14 che migliora l'efficienza e il guadagno, ma comporta complessità di fabbricazione.