Электродинамический анализ и оптимизация некоторых типов распределительных и частотно-селективных волноводных структур

• Автор: Кобрин, Константин Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 131 с. : ил.

1 Расчет критических частот и полей многогребневого волновода
1.1 Постановка задачи
1.2 Волны Н-типа
1.3 Волны Е-типа
1.4 Численные результаты
1.5 Выводы
2 Анализ и оптимизация волноводных фильтров на секциях многогребневых волноводов
2.1 Постановка задачи
2.2 Дифракция на сочленении многогребневого и прямоугольного
волноводов
2.2.1 Представления полей
2.2.2 Нормировочные коэффициенты
• 2.2.3 Амплитуды рассеянных волн
2.2.4 Система интегральных уравнений
2.2.5 Алгебраизация задачи
2.3 Дифракция на сочленении прямоугольных волноводов
2.4 Дифракция на разветвлении прямоугольного волновода
2.5 Рекомпозиционные процедуры
2.6 Численная реализация и тестирование
2.7 Анализ и оптимизация характеристик фильтров нижних частот вафельного типа
2.8 Выводы
3 Анализ и оптимизация многоканальных волноводных делителей мощности для антенн с контурной диаграммой направленности
3.1 Постановка задачи
3.2 Ключевые задачи рассеяния
3.3 Рекомпозиционные процедуры
3.4 Численная реализация и тестирование
3.5 Оптимизация характеристик делителей мощности
3.6 Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Список сокращений и обозначений
Актуальность работы. В настоящее время в наземных станциях спутниковой связи широкое применение находят многодиапазонные антенные системы. В частности, в сантиметровых диапазонах S, С, X, Ки используются двухзеркальные антенные системы, в состав которых входит двух-или трехдиапазонное антенно-волноводное устройство совмещенного приема сигналов [1, 2]. Конструктивно антенно-волноводное устройство состоит из единого для всех диапазонов облучателя, как правило, гофрированного конического рупора с оптимизированным профилем и устройства разделения сигналов.
При создании высокоэффективных приемных зеркальных антенн одной из центральных задач является разработка антенно-волноводного устройства, поскольку оно в значительной степени определяет энергетическую эффективность антенной системы в целом. Основными требованиями к электрическим характеристикам антенно-волноводных устройств являются достижение возможно более низкого уровня потерь и заданного уровня развязки между выходами антенно-волноводного устройства. Например, в известных реализациях двух- и трехдиапазонных антенно-волноводных устройств последовательного типа достигнуты следующие параметры: уровень вносимых потерь в полосах пропускания 0.25-0.4 дБ, при развязке 30 дБ и КСВ = 1.2-1.3 в рабочих диапазонах частот шириной от 5% до 21% [1].
Частотное разделение сигналов в совмещенных антенно-волноводных устройствах осуществляется с помощью диплексеров, реализованных на основе волноводных фильтров нижних частот. Выбор подходящих конструкций фильтров нижних частот определяется исходя из общих требований к антенно-волноводным устройствам и предполагает минимальные потери в полосе пропускания и требуемый уровень заграждения в заданном диапазоне. На практике в диплексерах данного типа чаще всего применяются вафельные волноводные фильтры (т.е. фильтры на секциях многогребневых волноводов) [3]. Они имеют широкие полосы пропускания с хорошим

оо
т=1—дх
п=1—ду
оо
^_^дх+ду
ОО £ т=1—дх 71=0 Г т,2 2 ^
71т.п
(Т Ы /т га , ^2т(^2п ( т Ы (у
^1х)тп *1у)тп I J-2xJmn 1/2у)тп
'У1тп ‘У2тп
&1тр1п /Т к1 /т гз . ОС2т02п /Т Ы /г
*1у)тп *1х )тпп “Г *2у)тп *2х)
'УХтп г)2тп
№»)т» №*)тп +

^ ^2т /т Ы / т г
12у)тп V 2у/т
^2 тпп
Правая часть (2.38) определяется типом возбуждения:
из области 1 Лрд-волной
2Ърд( ^)9уР1д (Т ш
2к{-)9*аХр /Ырд(®1Р+р1д)
2‘Ърд(~1)9у Р2д (т
Ы я)рд!
из области 1 Яр9-волной
1Ырд{о?2р + /?2д)
2к(-1У*а2р
(12х)рЯ, из области 2 ЯР9-волной
(/2
У^рдК^р + /^2д) р= 1-0*,29 = 0,1,
2б,1рд( 1)^з:о:1рд

У^71рд|(а1 р +
(/г
У)рд1
из области 2 Ярд-волной
из области 1 Ярд-волной
2А:(—1)5'у/31а ,,
— " ь(11у)рд, из области 1 Ярд-волнои
:(/2р)рд, из области 2 Нрч-волной
/|71рч1(«1Р^9)
272рд ( ~ 1) °:2рд
^/|72р,|(а2р + /?29)
2Ц-1)^/32д
- --{Ьу)р„, из области 2 ЯРд-волнои
/[7г„!« + /?!,)
Р — 0,1 с[ — 2 <7у,
(11,2*)тп = J Ф?,2т{х) 9хг(х) бх J 1/>1,2п(у) Яс/у) бу = (1?,2ж)т (1Г,2*)п (Д,2у)тп = У Ф1,2т(х) дуг(х) бх ^ ф2п(у) Ьуз(у) бу = (/?,2у)т {Ч^уУп