Разработка многопозиционных волноводных фазовращателей с p-i-n-диодами для фазированных антенных решеток

• Автор: Бондаренко, Антон Леонидович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 106 с. : 4 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФАЗОВРАЩАТЕЛИ НА P-I-N-ДИОДАХ ДЛЯ ФАЗИРОВАННЫХ
АНТЕННЫХ РЕШЕТОК
1Л. Фазовращатели на p-i-n-диодах и их применение
1.2. Физическая модель р-і-п-диода
1.3. Математические модели р-і-п-диодов
1.4. Автоматизированные средства проектирования СВЧ устройств с p-i-n-диодами
1.5. Адекватность результатов расчета программными средствами HFSS и Microwave Office
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. МНОГОПОЗИЦИОННЫЕ ФАЗОВРАЩАТЕЛИ С P-I-N-ДИОДАМИ НА ВОЛНОВОДАХ СО СЛОЖНОЙ ФОРМОЙ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ
2.1. П- и Н-образные волноводы, свойства и характеристики
2.2. Анализ конструкции П-образного волновода
2.2.1. Анализ влияния высоты П-образного волновода
2.2.2. Анализ влияния высоты гребня П-образного волновода
2.2.3. Анализ влияния ширины гребня П-образного волновода
2.3. Фазовращатели с планарными петлями связи на П- и Н- волноводах
2.3.1. Фазовращатели отражательного типа на П-волноводе
2.3.2. Фазовращатели проходного типа на П-волноводе
2.4. Математическое моделирование и анализ характеристик
фазовращателей с планарными петлями связи на П-волноводе
2.4.1. Моделирования элементарной ячейки фазовращателя на П-образном

волноводе с планарными петлями связи и р-і-п-диодами в среде Апэой

2.4.2. Синтез многопозиционного фазовращателя из элементарных ячеек.,
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ВОЛНОВОДА С ПРОДОЛЬНЫМИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПЛАСТИНАМИ
3.1. Математическая модель многопозиционного фазовращателя отражательного типа с планарными петлями связи на прямоугольном волноводе
3.2. Математическое моделирование и анализ характеристик многопозиционных фазовращателей
3.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ

Характерной особенностью современного этапа научно-технического прогресса является преимущественное развитие технических средств и технологий обработки и передачи сигналов. Быстрый рост объемов и скорости передачи и обработки информации поставили перед современной электроникой задачи перехода на сверхвысокочастотный диапазон (СВЧ).
Волноводные фазовращатели на рч-п-диодах применяются в фазированных антенных решетках (ФАР) радиолокационных станций, а также в качестве фазовых модуляторов в приемных и передающих трактах радиоэлектронной аппаратуры.
Управление фазами позволяет радару с ФАР формировать необходимую диаграмму направленности антенны; изменять направление луча неподвижной антенны и таким образом, осуществляя быстрое сканирование — качание луча, управлять в определённых пределах формой диаграммы направленности — изменять ширину луча, интенсивность боковых лепестков и т.п.
Эти свойства ФАР, а также возможность применять для управления ФАР современные средства автоматики и вычислительной электроники обусловили их перспективность и широкое использование в радиолокации, радиосвязи, радионавигации, радиоастрономии и т. д. ФАР, содержащие большое число управляемых элементов, входят в состав различных наземных (стационарных и подвижных), корабельных, авиационных и космических радиоустройств. Ведутся интенсивные разработки в направлении дальнейшего развития теории и техники ФАР и расширения области их применения.
Одним из важных преимуществ решётки является возможность быстрого обзора пространства за счёт качания луча антенны электрическими методами (электрического сканирования).
Особенно актуальным является использование многопозиционных фазовращателей в качестве управляемых устройств ФАР. Многопозиционные фазов-

(обратное смещение) и включенном (прямое смещение). Следовательно, необходимо определить импеданс диода при прямом и обратном смещении. Из представленной эквивалентной схемы диода, находим его импеданс, как последовательно-параллельное соединение линейных элементов.
Параметры р-ьп-диода[39]:
- в режиме прямого смещения:

' {о>гкС,-$+{с»КС,}’
<аг.,(1-а>ч,с,)-ад,,с,
1 (о,гЬ,Ср-)'+(тЯ,СгУ
- в режиме обратного смещения:

‘ ~-м,сг +(1-®11.с„)';
и к1 (1-Л,сДАС,С,-С,- с') 1-1,1 (1 -<°%сг)
( а%СгЯ1С,-шЯ)Сг-а>К1С}+ (1 -°>%сг)
Таким образом, определяя активное и реактивное сопротивления в двух режимах работы диода, моделируется непосредственно сам р-ьп-диод.
Результаты решения представляются в виде матрицы рассеяния, из которой для определения фазы электромагнитной волны важен коэффициент отражения Бц для отражательного фазовращателя и 82] для проходного.
Параметры р-ьп-диодов оказывают существенное влияние на коэффициенты матрицы рассеяния, в частности емкость диода в обратном смещении. В идеальном случае р-ьп-диоды должны представлять собой идеальный ключ, что не возможно. В закрытом состоянии диод должен иметь бесконечно большое сопротивление, а в открытом нулевое сопротивление. Для оценки влияния параметров р-ьп-диода целесообразно рассматривать еще и такой вариант, когда закрытому состоянию диода будет соответствовать разрыв между концом