№6 • 2013 • НОЯБРЬ–ДЕКАБРЬ
СОДЕРЖАНИЕ
Радиофизика, электроника, акустика
Гомин Лу, Захаров П.Н., Сухоруков А.П. Моделирование фазированных антенных решеток
с малым уровнем боковых лепестков и круговой поляризацией ........................
Оптика и спектроскопия. Лазерная физика
Еремин Ю.А., Свешников А.Г. Использование фиктивных частиц при анализе
рассеивающих свойств малозаметных дефектов подложки . ............................
Физика конденсированного состояния вещества
Миронов Е.П., Квачева Л.Д. , Червонобродов С.П., Плотников Г.С., Букреева Т.В.
Исследование поведения частиц восстановленной окиси графена на поверхности раздела
вода/воздух . ........................................................................... 14
Калинин Н.В., Емельяненко А.В. Существование двух нематических фаз, обусловленных
рекомбинацией димеров ................................................................ 20
Химическая физика, физическая кинетика и физика плазмы
Зленко Д.В., Стовбун С.В. Хиральность как фундаментальная причина макроскопической
спиральности . .......................................................................... 27
Биофизика и медицинская физика
Калмацкая О.А., Левыкина И.П., Пацаева С.В., Караваев В.А., Южаков В.И. Флуоресценция
листьев бобов, выращенных при пониженной освещенности . .................. 31
Генералов Е.А. Изучение структуры и иммуноадъювантной активности глюкана «АДВА» . 35
Астрономия, астрофизика и космология
Останина М.В., Пасисниченко М.А., Ростовский В.С. Математическое моделирование
релятивистского эффекта при лазерной локации искусственных спутников Земли . . . . . 42
Физика Земли, атмосферы и гидросферы
Арсеньев С.А., Шелковников Н.К. Штормовые нагоны — диссипативные солитоны . . . . . . . . 47
Носов М.А., Нурисламова Г.Н. Следы цунамигенного землетрясения во вращающемся
стратифицированном океане ............................................................ 54
Указатель статей и материалов, опубликованных в журнале «Вестник Московского
университета. Серия 3. Физика. Астрономия» в 2013 г. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
8
3
Стр.1
CONTENTS
Radiophysics, electronics, acoustics
Guoming Lu, Zakharov P.N., Sukhorukov A.P. Simulation of low-sidelobe phased antenna array
with circular polarization ...............................................................
Optics and spectroscopy. Laser physics
Eremin Yu.A., Sveshnikov A.G. Employing fictitious particles under investigation of scattering
properties of an undistinguished substrate defects ........................................
Condensed matter physics
Mironov E.P., Kvacheva L.D. , Chervonobrodov S.P., Plotnikov G.S., Bukreeva T.V. Study of
the behavior of reduced graphene oxide nanoplates on the air/water interface ............. 14
Kalinin N.V., Emelyanenko A.V. Theexistence of twonematic phases duetothe recombination
of dimers ............................................................................... 20
Chemical physics, physical kinetics, and plasma physics
Zlenko D.V., Stovbun S.V. Chirality is fundamental basis of macroscopic helicity . ........... 27
Biophysics and medical physics
Kalmatskaya O.A., Levykina I.P., Patsaeva S.V., Karavaev V.A., Yuzhakov V.I. Fluorescence
of bean leaves grown under low light .................................................... 31
Generalov E.A. Study of the structure and immunoenhancing activity of glugan “ADVA” . . . . . 35
Astronomy, astrophysics, and cosmology
Ostanina M.V., Pasisnichenko M.A., Rostovsky V.S. Mathematical modeling of relativistic
effects in the laser ranging of artificial earth satellites . .................................. 42
Physics of Earth, atmosphere, and hydrosphere
Arsen’yev S.A., Shelkovnikov N.K. Storm surges are dissipative solitons ..................... 47
Nosov M.A., Nurislamova G.N. Traces of a tsunamigenic earthquake in the rotating stratified
ocean . .................................................................................. 54
Index of papers published in 2013 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
8
3
Издательство Московского университета.
«Вестник Московского университета», 2013
c
Стр.2
ВМУ. Серия 3. ФИЗИКА. АСТРОНОМИЯ. 2013. № 6
РАДИОФИЗИКА, ЭЛЕКТРОНИКА, АКУСТИКА
Моделирование фазированных антенных решеток с малым уровнем
боковыхлепестков икруговойполяризацией
Лу Гоминa , П.Н. Захаров, А.П. Сухоруковb
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет,
кафедра фотоники и физики микроволн. Россия, 119991,Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2.
E-mail: a luguoming.hit@gmail.com, b apsmsu@gmail.com
Статья поступила 10.07.2013, подписана впечать 10.09.2013.
В работе исследованы две геометрических формы элемента для построения фазированных антенных
решеток с круговой поляризацией; разработана фидерная система, обеспечившая чебышевское
распределение амплитуд токовпо элементам и равномерное распределение фаз для решеток 4×4;
проведено моделирование решеток 4×4 с элементами вформе квадрата и диска, позволивших
получить подавление боковых лепестков до −26 дБ; проведено сравнение параметров двух типов
антенных решеток.
Ключевые слова: фазированные антенные решетки, подавление боковых лепестков, круговая поляризация.
УДК: 537.87, 621.396.677. PACS: 84.40.Ba.
Введение
Свойства антенных систем в существенной степени
определяют энергетическую и спектральную эффективность
современных систем беспроводной связи.
При использовании фазированных антенных решеток
существует необходимость подавления боковых лепестков,
расширения рабочей полосы частот и уменьшения
взаимной электромагнитной связи между элементами.
Оптимизация данных параметровпозволяет повысить
коэффициент направленного действия антенн, энергетическую
эффективность систем связи, в частности
MIMO-систем, беспроводных локально-высоковычислительных
сетей и др.
При помощи оптимизации расположения излучателей
и возбуждения в них токов определенных амплитуд
и фаз можно получить различные диаграммы направленности
[1]. Один из многих способов, позволяющих
получить существенное подавление боковых лепестков
(втом числе дифракционных), — управление распределением
мощностей по элементам антенной решетки [1].
Такое распределение может быть сформировано как
аналоговыми, так и цифровыми методами.
В настоящей работе исследуется возможность построения
антенных решеток с низким уровнем боковых
лепестков, выполненных по микрополосковой технологии,
излучающих волну с круговой поляризацией в удаленном
поле. Микрополосковая антенна была выбрана
ввиду ее малых размеров, возможности размещения
антенны и элементовтракта на единой печатной плате,
простоты технологического процесса при производстве.
Исследования проводились при помощи моделирования
впрограммном пакете CSTMicrowave Studio, использующем
численное решение уравнений Максвелла в интегральной
форме. Параметры антенной решетки оптимизировались
для получения следующих характеристик:
центральная частота f0 = 1.616 ГГц, полоса частот
не менее 120 МГц, круговая поляризация излучения,
уровень боковых лепестков не более −20 дБ.
2 ВМУ. Физика. Астрономия. № 6
1. Выбор формы элементов решетки,
обеспечивающих круговую поляризацию
излучения
Поляризация электромагнитной волны, излучаемой
антенной, зависит от многих факторов, в частности от
геометрической формы элементовантенны, топологии
фидерной системы [2] и др. Один из способовполучения
круговой поляризации — использование элементов
вформе квадрата с усеченными углами или диска
с прямоугольными вырезами [3].
Для уменьшения электромагнитной взаимосвязи
междуэлементамиантенны ифидернойсистемойбыла
разработана структура, состоящая из пяти слоев.
На верхнем слое размещаются антенные элементы,
далее — диэлектрик-1, земля (металл), диэлектрик-2,
фидерная система. Размещение антенных элементов
и фидерной системы на отдельных слоях позволяет
уменьшить электромагнитную взаимосвязь между
ними [4].
С целью получения заданной центральной частоты
элемента антенной решетки проведено моделирование
элемента вформе квадрата с усеченными углами размером
28×28 мм и элемента вформе диска радиусом
18 мм с прямоугольными вырезами, в качестве материала
элементоввыбрана медь толщиной 18 мкм. При
моделировании использовались следующие параметры:
материал диэлектрика-1 — керамика с ε =9.8, толщина
диэлектрика-1 3.2 мм, толщина меди 18 мкм.
КСВН элемента вформе квадрата и его коэффициент
эллиптичности представлены на рис. 1, а и1, б
соответственно, КСВН элемента в форме диска и его
коэффициент эллиптичности представлены на рис. 1, в
и1, г соответственно.
Моделирование показало, что оба элемента обеспечивают
центральную частоту 1.616 ГГц, при этом коэффициенты
эллиптичности элементовпри изменении
угла отклонения от нормали антенной плоскости θ от 0
до 90◦ были не хуже −5 дБ, такимобразом,нацен3
Стр.3