vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2024-51-1-31-39vdgtu-1447Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИINFORMATION TECHNOLOGY AND TELECOMMUNICATIONSИсследование зависимостей антенны Вивальди с резонатором в программном комплексе электродинамического моделированияInvestigation of the dependencies of the Vivaldi antenna with a resonator in the electrodynamic modeling software complexhttps://orcid.org/0000-0002-5594-3554АслановТ. Г.AslanovT. G.

Асланов Тагирбек Гайдарбекович, кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории №3 «Информационные процессы в автоматизированных машиностроительных системах», кафедра программного обеспечения, вычислительной техники и автоматизированных систем

127055, г. Москва, Вадковский пер., д.18, стр. 1А, Россия,367026, г. Махачкала, пр. И. Шамиля, 70, Россия 

Tagirbek G. Aslanov, Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Senior Researcher at laboratory N3 “Information processes in automated engineering systems”; Department of Software, Computer Engineering and Automated Systems 

 18 Vadkovsky lane, build. 1A, Moscow 127055, Russia 

 70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026, Russia 

tabasik@gmail.comИбрагимовС. А.IbragimovS. A.

Ибрагимов Султансаид Абдуллагаджиевич, аспирант, кафедра программного обеспечения, вычислительной техники и автоматизированных систем

367026, г. Махачкала, пр. И. Шамиля, 70, Россия

Sultansaid A. Ibragimov, Postgraduate Student, Department of Software, Computer Engineering and Automated Systems 

 70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026, Russia

Sult_992@mail.ruИнститут конструкторско-технологической информатики РАН; Дагестанский государственный технический университетРоссияInstitute of Design and Technological Informatics, Russian Academy of Sciences; Daghestan State Technical UniversityRussian FederationДагестанский государственный технический университетРоссияDaghestan State Technical UniversityRussian Federation2024160420245113139Copyright © Асланов Т.Г., Ибрагимов С.А., 20242024Асланов Т.Г., Ибрагимов С.А.Aslanov T.G., Ibragimov S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1447Цель

Цель. Целью исследования является оптимизация компьютерной модели антенны Вивальди с токопроводящими пластинами на одной стороне с резонатором.

Метод

Метод. Исследование основано на методах электродинамического моделирования.

Результат

Результат. Проведен сравнительный анализ двух типов антенн Вивальди зависимости ширины диаграммы направленности в двух плоскостях θ = 900 (плоскость раскрыва антенны) и φ = 00 (плоскость перпендикулярная плоскости раскрыва антенны) и коэффициента стоячей волны от радиуса кривой токопроводящих пластин в виде лепестков и величин раскрыва. Исследование проводится в частотном диапазоне от 3 до 24 ГГц. Определено влияние формы, размеров и положения резонатора на значение КСВ и ширину диаграммы направленности антенны. Проведен сравнительный анализ значениий КСВ для разных форм и размеров резонатора. Выявлены основные параметры резонатора, которые влияют на характеристики антенны.

Вывод

Вывод. Электродинамическое моделирование позволяет получить антенну Вивальди с необходимой шириной диаграммы направленности с улучшенным коэффициентом стоячей волны.

Objective

Objective. The goal of the study is to optimize a computer model of a Vivaldi antenna with conductive plates on the same side as the resonator.

Method

Method. The study is based on electrodynamic modeling methods.

Result

Result.The paper presents a computer model of a Vivaldi antenna with conductive plates on one side with a resonator. A comparative analysis of two types of Vivaldi antennas was carried out of the dependence of the beam width and the voltage standing wave ratio on the radius of the current-conducting plate curve in the form of lobes and the values of the opening in two planes θ = 900 (the plane of the antenna's opening) and φ = 00 (the plane perpendicular to the antenna's opening plane) in the frequency range from 3 to 24 GHz. The influence of the shape, size and position of the resonator on the SWR value and the width of the antenna radiation pattern was determined. VSWR values are given for different shapes and sizes of the resonator. The main parameters of the resonator have been identified, which affect the characteristics of the antenna.

Conclusion

Conclusion. Electrodynamic modeling allows us to obtain a Vivaldi antenna with the required radiation pattern width with an improved standing wave ratio.

антенна Вивальдирадиус кривойтокопроводящие пластиныполосокматематическая модельрезонатордиаграмма направленностикоэффициент стоячей волныVivaldi antennacurve radiusconductive platesstripsmathematical modelresonatorradiation patternvoltage standing wave ratioReferencesC. Fairclough. Анализ конструкции антенны Вивальди [Электронный ресурс]. 2015 г. Режим доступа: https://www.comsol.ru/blogs/vivaldi-antenna-design-analysis/. Дата обращения 11.04.2018.C. Fairclough. Analysis of the design of the antenna Vivaldi [Electronic resource]. 2015 Access mode: https://www.comsol.ru/blogs/vivaldi-antenna-design-analysis/. Date of circulation 04/11/2018.TSA, или антенна Вивальди [Электронный ресурс]. 2014 г. Режим доступа: http://dl2kq.de/ant/3-90.htm. Дата обращения 13.04.2018.TSA, or Vivaldi's antenna [Electronic resource]. 2014 г. Access mode: http://dl2kq.de/ant/3-90.htm. Date of circulation 04/13/2018.Maaskant R., Analytical and Numerical Modeling of Currents on Vivaldi Antennas for Radio Astronomy, ASTRON Eindhoven University of Technology - 100p. 2003T. G. Aslanov and A. N. Zhukov, "Choice of geometry of directional lobes of Vivaldi, depending on the base width of the radiation pattern and a frequency band," 2013 IX Internatioal Conference on Antenna Theory and Techniques, Odessa, 2013, pp. 352-354, doi: 10.1109/ICATT.2013.6650775.Чернышев С.Л., Виленский А.Р., Сю С., Люй С., Лю Ю. Разработка и исследование модифицированной антенны Вивальди в составе плоской широкополосной антенной решётки Х-диапазона [Электронный ресурс]. 2011 г. Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/247762.html. Дата обращения 03.04.2018.Chernyshev S.L., Vilensky A.R., Syu S., Liu S., Liu Yu. Development and investigation of the modified Vivaldi antenna in the flat broadband X-band antenna array [Electronic resource]. 2011 Access mode: http://technomag.edu.ru/doc/247762.html. Date of circulation 04/03/2018. (In Russ)Виленский А.Р. Метод анализа пространственно-временных характеристик излучения печатных щелевых антенн бегущей волны // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. Журн. 2014. № 5. С. 139-154. Режим доступа : http://technomag.bmstu.ru/doc/710740.htmlVilensky A.R. A method for analyzing the space-time characteristics of propagation of printed slit antennas of a traveling wave // Science and Education. MSTU them. N.E. Bauman. Electron. Jour. 2014. No. 5. pp. 139-154. Access mode: http://technomag.bmstu.ru/doc/710740.html (In Russ)T. G. Aslanov and A. N. Zhukov, "Choice of geometry of directional lobes of Vivaldi, depending on the base width of the radiation pattern and a frequency band," 2013 IX Internatioal Conference on Antenna Theory and Techniques, Odessa, 2013, pp. 352-354, doi: 10.1109/ICATT.2013.6650775.Maaskant R., Analytical and Numerical Modeling of Currents on Vivaldi Antennas for Radio Astronomy, ASTRON Eindhoven University of Technology - 100p. 2003.А. Mehdipour, K. Mohammadpour-Aghdam and R. Faraji-Dana, “Сomplete dispersion analysis of vivaldi antenna for ultra wideband applications” Progress In Electromagnetics Research, PIER 77, 85–96, 2007.Mehdipour, K. Mohammadpour-Aghdam and R. Faraji-Dana, "Comprehensive dispersion analysis of Vivaldi antennas for ultra wideband applications". Progress in Electromagnetics Research, PIER 77, 2007: 85-96,S. Lin, S. Yang, A. E. Fath, “Development of a novel uwb vivaldi antenna array using siw technology” Progress In Electromagnetics Research, PIER 90, 369–384, 2009.S. Lin, S. Yang, A. E. Fath, "Development of a novel uwb vivaldi antenna array using siw technology". Progress in Electromagnetics Research, PIER 90, , 2009: 369-384.E.Gazit, “Improved design of the Vivaldi antenna”,IEE Proc., Vol.135, Pt.H, No.2,pp. 89-92,1988E.Gazit, "Improved design of the Vivaldi antenna", IEE Proc., Pt.H, 1988; 135 (2): 89-92,S. Zhong, X. Yan, X. Liang, “UWB planar antenna technology” Front. Electr. Electron. Eng. China, 3(2): 136–144, 2008. DOI: 10.1007/s11460-008-0036-0S. Zhong, X. Yan, X. Liang, "UWB planar antenna technology" Front. Electr. Electron. Eng. China, 2008; 3 (2): 136-144, DOI: 10.1007 / s11460-008-0036-0XiaoXiang He, Teng Chen, and XinWang, “A Novel Low RCS DesignMethod for X-Band Vivaldi Antenna” Front. Electr. Hindawi Publishing Corporation International Journal of Antennas and Propagation Volume, Article ID 218681, 6 pages, 2012. DOI: 10.1155/2012/218681XiaoXiang He, Teng Chen, and XinWang, "A Novel Low RCS DesignMethod for X-Band Vivaldi Antenna" Front. Electr. Hindawi Publishing Corporation International Journal of Antennas and Propagation Volume, Article ID 218681, 2012: 6. DOI: 10.1155 / 2012/218681Sang-Gyu Kim, Kai Chang, “A low cross-polarized antipodal Vivaldi antenna array for wideband operation,” Antennas and Propagation Society International Symposium, Volume 3, June 2004, pp. 2269-2272.Sang-Gyu Kim, Kai Chang, "A low cross-polarized antipodal Vivaldi antenna array for wideband operation," Antennas and Propagation Society International Symposium, June 2004; 3: 2269-2272.N. Hamzah, K.A. Othman “Designing Vivaldi Antenna with Various Sizes using CST Software” Proceedings of the World Congress on Engineering 2011 Vol II WCE 2011, July 6 - 8, 2011, London, U.K.N. Hamzah, K.A. Othman "Designing Vivaldi Antenna with Various Sizes using CST Software" Proceedings of the World Congress on Engineering 2011; II WCE 2011, July 6 - 8, 2011, London, U.K.Асланов, Т. Г. Исследование топологии антенны Вивальди с зеркальным расположением лепестков / Т. Г. Асланов, С. А. Ибрагимов // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2018. – Т. 45, № 3. – С. 76-84. DOI 10.21822/2073-6185-2018-45-3-76-84.Aslanov, T. G. Research of the topology of the Vivaldi antenna with a mirror arrangement of petals/T. G. Aslanov, S. A. Ibragimov. Herald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences. 2018; 45(3):76-84. – DOI 10.21822/2073-6185-2018-45-3-76-84. (In Russ)Ибрагимов, С. А. Исследование топологии антенны Вивальди / С. А. Ибрагимов // Компьютерные технологии и моделирование в науке, технике, экономике, образовании и управлении: тенденции и развитие: Материалы международной научно-технической конференции, Махачкала, 16–18 октября 2019 года. – Махачкала: Дагестанский государственный технический университет, 2019. – С. 292-295.Ibragimov, S. A. Research of the antenna topology Vivaldi/S. A. Ibragimov. Computer technologies and modeling in science, technology, economics, education and management: trends and development: Materials of the international scientific and technical conference, Makhachkala, October 16-18, 2019. Makhachkala: Dagestan State Technical University, 2019; 292-295. (In Russ)Асланов, Т. Г. Исследование топологии антенны Вивальди / Т. Г. Асланов, С. А. Ибрагимов // Научные исследования: итоги и перспективы. – 2020. – Т. 1, № 4. – С. 28-35. – DOI 10.21822/2713-220X-2020-1-4-28-35.Aslanov, T. G. Research of the antenna topology Vivaldi/T. G. Aslanov, S. A. Ibragimov. Scientific research: results and prospects. 2020; 1(4): 28-35. – DOI 10.21822/2713-220X-2020-1-4-28-35. (In Russ)Асланов, Т. Г. Исследование зависимости ширины диаграммы направленности от основных параметров топологии антенны с расширяющейся щелью / Т. Г. Асланов, С. А. Ибрагимов // Использование цифровых образовательных платформ в образовательном процессе : Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции, VI Всероссийской научно-практической конференции, Махачкала, 25 июня 2021 года. – Махачкала: Типография "Rizo press" (РИЗО ПРЕСС ИП Гаджиев С.С.), 2021. – С. 5-12.Aslanov, T. G. Study of the dependence of the beam width on the main parameters of the topology of an antenna with an expanding gap/T. G. Aslanov, S. A. Ibragimov//Use of digital educational platforms in the educational process: Collection of scientific works of the International Scientific and Practical Conference, VI All-Russian Scientific and Practical Conference, Makhachkala, June 25, 2021. - Makhachkala: Rizo Press Printing House (RIZO PRESS IP Hajiyev S.S.), 2021: 5-12. (In Russ)Ибрагимов, С. А. Формирование топологии антенны Вивальди с применением искусственной нейронной сети / С. А. Ибрагимов // Неделя науки - 2021 : Сборник материалов 42 итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ, Махачкала, 17–22 мая 2021 года. – Махачкала: Типография ФОРМАТ, 2021. – С. 83-85.Ibragimov, S. A. Formation of the topology of the Vivaldi antenna using an artificial neural network/S. A. Ibragimov//Science Week - 2021: Collection of materials 42 of the final scientific and technical conference of teachers, employees, graduate students and students of DSTU, Makhachkala, May 17-22, 2021. - Makhachkala: Printing house FORMAT, 2021: 83-85. (In Russ)Ибрагимов, С. А. Исследование зависимостей антенны Вивальди с двумя радиусами кривых в программном комплексе электродинамического моделирования / С. А. Ибрагимов // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – 2022. – Т. 49, № 1. – С. 49-58. – DOI 10.21822/2073-6185-2022-49-1-49-58.Ibragimov, S. A. Research of dependencies of the Vivaldi antenna with two radii of curves in the program complex of electrodynamic modeling. S. A. Ibragimov. Herald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences. 2022; 49(1): 49-58. – DOI 10.21822/2073-6185-2022-49-1-49-58. (In Russ)Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2022620747 Российская Федерация. База данных автоматизации разработки топологии антенны Вивальди с экспоненциальной кривой по данным ширины диаграммы направленности и параметрам ее топологии: № 2022620623: заявл. 29.03.2022: опубл. 05.04.2022 / С. А. Ибрагимов, Т. Г. Асланов; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Дагестанский государственный технический университет».Certificate of State Registration of Database No. 2022620747 of the Russian Federation. Database of automation of development of Vivaldi antenna topology with exponential curve according to beam width data and parameters of its topology: No. 2022620623: declared. 29.03.2022: publ. 05.04.2022 /S. A. Ibragimov, T. G. Aslanov; applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Dagestan State Technical University." (In Russ)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.