Анализ и оптимизация широкополосных устройств и антенн на основе нерегулярных структур комбинированного типа

• Автор: Лощилов, Антон Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 252 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 НЕРЕГУЛЯРНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕННО-СОСРЕДОТОЧЕННЫЕ СТРУКТУРЫ, МЕТОДЫ ИХ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА (ОБЗОР)

1.1 ступенчато-нерегулярные структуры

1.2 Плавно-нерегулярные структуры

1.3 Комбинированные структуры

1.4 Цели и задачи исследований

2 МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ АНАЛИЗА НЕРЕГУЛЯРНЫХ СТРУКТУР КОМБИНИРОВАННОГО ТИПА

2.1 Эквивалентная схема и конечно-разностные уравнения комбинированных структур

2.2 Алгоритм расчета входных параметров комбинированных структур

2.3 Алгори тм расчета характеристик комбинированных структур при импульсном воздействии
2.4 Анализ сходимости численного алгоритма
2.5 Пример расчета комбинированной структуры
Выводы
3 АНАЛИЗ ШИРОКОПОЛОСНЫХ'УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННЫХ СТРУКТУР
3.1 Анализ широкополосных комбинированных антенн (решение внутренней задачи)
3.2 Модели и алгоритмы анализа согласующе-симметрирующих трансформаторов
3.3 Цепочки согласования имиедансов на основе неминимально-фазовых фильтров
3.4 Цепочки комбинированных фильтров поглощающего типа
Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Реализация и экспериментальные исследования согласующе-симметрирующего трансформатора сопротивлений на связанных линиях передачи

Выводы по подразделу
4.2 Реализация и экспериментальные исследования широкополосных АНТЕНН Комбинированного типа
4.4 экспериментальные исследования согласующих устройств на основе неминимально-фазовых фильтров
4.5 Макетирование и экспериментальные исследования цепочек с
характеристиками фильтров поглощающего типа
Выводы
5 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СИНТЕЗА
5.1 Программное обеспечение для расчета входных параметров проволочных комбинированных антенн
5.2 Система автоматизированного проектирования согласующих устройств на основе неминимально-фазовых фильтров
5.3 Программное обеспечение для моделирования управляющих секций на отрезке связанных линий передачи
5.4 Программы оптимизации и синтеза поперечной структуры полосковых линий передачи сложной формы
5.5 Программное обеспечение для экспериментального исследования частотных и
временных характеристик комбинированных структур
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАТРИЦЫ ПЕРЕДАЧИ СОГЛАСУЮЩЕ-
СИММЕТРИРУЮЩЕГО ТРАНСФРМАТОРА
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. МДТНСАО-ПРОГРАММА АНАЛИЗА СОГЛАСУЮЩЕ-
СИММЕТРИРУЮЩЕГО ТРАНСФОРМАТОРА
- ПРИЛОЖЕНИЕ В. МАТНСАЮ-ПРОГРАММЫ АНАЛИЗА
КОМБИНИРОВАННЫХ АНТЕНН ДКМВ ДИАПАЗОНА
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. ДОКУМЕНТЫ ПО ВНЕДРЕНИЮ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МАТЕРИАЛОВ ДИССЕРТАЦИИ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Создание систем связи, радиолокации и радионавигации, работающих в различных диапазонах волн, потребовало в последние годы разработки широкополосных, с перекрытием по частоте 20:1 и более, функциональных устройств, приемных и передающих антенн. Развитие широкополосных систем обусловлено повышением требований к помехозащищенности передачи информации и применением шумоподобных сигналов в технике связи и радиолокации. Вопросам исследования и разработки широкополосных устройств посвящено большое число работ отечественных и зарубежных авторов.
Традиционным путем расширения полосы рабочих частот ВЧ и СВЧ устройств является применение в их составе отрезков нерегулярных линий передачи (НЛП), первичные параметры которых зависят от продольной координаты. Одними из первых в данном направлении были работы А. Л. Фельдштейна, в дальнейшем данное направление получило развитие в работах В.П. Мещанова, Б.М. Каца, И.Н. Салия. Спектральный подход к анализу и синтезу устройств на неоднородных линиях передачи изложен в работах О.Н. Литвиненко, В.В. Козловского, В.И. Сошникова. Синтезу устройств на основе ступенчато-нерегулярных линий передачи посвящены работы Б.А. Беляева, A.A. Лексикова, В.В. Тюрнева, R. Levy и других авторов. В некоторых частных случаях отрезки НЛП могут вырождаться в сосредоточенно-распределенные или “несоразмерные” цепи, подходы к анализу и синтезу которых изложены в работах М. Я. Воронина и В.Р. Шлее.
К настоящему моменту достаточно обстоятельно разработана теория ступенчато-нерегулярных и плавно-нерегулярных линий передачи. Разработана общая теория нерегулярных связанных линий (Р1СЛ), в том числе и с неуравновешенной электромагнитной связью. Известны работы по анализу и оптимизации распределенных устройств и антенн, содержащих элементы с сосредоточенными параметрами. Однако проектирование

передачи многополюсника Акс и связывает напряжения и токи на входе и выходе многополюсника следующим образом:
о и
*0,1
и„,2 -1,1 4,2 1,2Л/-1 и
0,2 -4,1 4,2 4.2ДГ 4
и<),лм 4лГ-1,1 4л'-1,2 4лМ,2ЛМ1 4лг-1,2ЛГ и/л
І0.Л/-1 _ 4аМ 4,2 4//,2ЛЧ Z2N,2N 4,1У
и,,„

(2.23)
Ді Й.2 Д//-1 Д* "
Ді Дг Д.У-1 Г2.Ы
Дг-1.1 Оу—1,2 Д-1.ЛГ-1 Дм,я
. Д.1 Д,2 Д.-І
Систему N независимых линейных алгебраических уравнений, связывающую вектор ЭДС генераторов Е на входе многополюсника и вектор токов на выходе многополюсника I/ запишем следующим образом:
Е = [г]-1„ (2.24)

Для элементов матрицы г были получены следующие выражения:
Ду = Дг/-1,27-І гні + Лц,2у-1 + 2(--1,2у 2г,н,- + 2г,2 > (2-25)
где і - индекс столбца матрицы А;
у - индекс строки матрицы А.
Решив систему линейных алгебраических уравнений (2.24), получим значения токов на выходе многополюсника:
I, = [г]”' Е (2.26)
Напряжения на выходе комбинированной структуры вычисляются так:
l],=diag(Zн)Il. (2.27)
Определив токи и напряжения на входе с помощью (2.19), вычислим входное сопротивление комбинированной структуры: