Электродинамическое моделирование многоэлементных фар объёмных микрополосково-штыревых излучателей

• Автор: Китайский, Максим Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ТИПЫ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ИЗЛУЧАЮЩИХ СТРУКТУР

1.1 Методы расчета одиночных микрополосковых антенн

1.2 Методы анализа микрополосковых антенных решеток

1.3 Сравнение шмпедансных свойств уединенных излучателей и излучателей в составе решеток

1.4 Область применения отражательных антенных решеток

1.5. Выводы
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЛОСКОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ ОБЪЕМНЫХ МИКРОПОЛОСКОВО-ШТЫРЕВЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

2.1 Постановка задачи

2.2 Формулировка интегральных уравнений
2.3 Определение компонент векторов напряженностей вспомогательных полей.
2.4 Применение условия периодичности
2.5 Особенности численной реализация решения системы интегральных уравнений
2.6 Исследование сходимости рядов матричных коэффициентов СЛАУ
2.7 Выражения для правых частей СИУ для различных устройств возбуждения.
2.8 Выражения для ДН элементов в составе ФАР объемных МПИ
2.9 Численное исследование ФАР объемных микронолосково-штыревых излучателей.
2.10 Численное исследование ФАР пластинчатых элементов, возбуждаемых открытыми концами прямоугольных волноводов
2.11 Выводы
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ ОБЪЕМНЫХ МИКРОПОЛОСКОВО-ШТЫРЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1 Постановка задачи
3.2 Формулировка интегральных уравнений
3.3 Сравнение задач рассеяния и сосредоточенного возбуждения
3.4 Определение правых частей системы интегральных уравнений
3.5 Численная реализация решения системы интегральных уравнений
3.6 Определение поляризационной матрицы рассеяния (ПМР)
' 3.7 Численное исследование поверхностных токов ОАР объемных микрополосково-
штыревых элементов
3.8 Фазовые свойства микрополосковых вибраторов с короткозамыкающими штырями в составе печатных ОАР
3.9 Характеристики рассеяния управляемых микрополосково-штыревых ОАР..
3.10 Угловые характеристики микрополосковых ОАР
3.11 Исследование ОАР комбинированных МПЭ в многоволновом режиме работы
3.12 Экспериментальное исследование ОАР микрополосковых элементов
3.13 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АР - антенная решетка,
ГУ - граничные условия,
ИУ - интегральное уравнение,
ИГУ - импедансные граничные условия,
КО — коэффициент отражения,
МДР - микрополосковая дифракционная решетка,
МПОАР - микрополосковая отражательная антенная решетка, МПА — микрополосковая антенна,
МПАР - микрополосковая антенная решетка,
МПИ — микрополосковый излучатель,
МПЭ - микрополосковый элемент,
МПП — микрополосковый переход,
НУГ - неоднородное уравнение Гельмгольца,
ОАР - отражательная антенная решетка,
ПМР - поляризационная матрица рассеяния,
САПР — система автоматизированного проектирования,
СЛАУ - система линейных алгебраических уравнений,
СИУ - система интегральных уравнений,
СПЛ - симметричная полосковая линия,
УГ - уравнение Г ельмгольца,
ФАР - фазированная антенная решетка,
ЧХ - частотная характеристика,
ЭМВ — элементарный магнитный вибратор,
ЭМП - электромагнитное поле,
ЭЭВ - элементарный электрический вибратор.
Еще одним из способов фазовой коррекции в ОАР является использование МПЭ идентичной формы рассчитанных на поле круговой поляризации, но с различным угловым положением, то есть так называемые спирафазные ОАР (рисунок 1.11 г).
Подобно зеркальным параболическим антеннам, ОАР с большой апертурой могут достигать высоких значений коэффициента усиления, поскольку в этом случае используется оптическая система питания элементов решетки и поэтому ОАР характеризуется малыми внутренними потерями. С другой стороны, ОАР можно спроектировать так, чтобы главный лепесток ДН, отклонился на достаточно большой угол от нормали, например, как это продемонстрировано в работе [1ауог Я.0.-64]. В этой работе рассматривались подре-шетки МПЭ ОАР, топологии которых приведены на рисунке 1.11. На рисунке 1.12 а представлена топология подрешетки МПОАР работающей на линейной поляризации, а на рисунке 1.12 б - на круговой. Для того, чтобы отклонить луч ДН от нормали решетки, создавался линейный фазовый сдвиг вдоль ОАР за счет того, что к МПЭ, находящимся в одном ряду, подсоединялись отрезки линий фазовой задержки с одинаковой длиной, однако в соседних рядах длина их различалась.
■ 1»|- ■**?-
■ III ■**?-
1111 ■***•

Рисунок 1.12 — Топологии подрешеток МПОАР Использование электрически управляемых фазовращателей с малыми потерями позволяет осуществлять широкоугольное электронное сканирование. Таким образом, с появлением такой возможности отпадает необходимость в использовании сложных диаграммообразующих схем и дорогих приемо-передающих модулей, используемых в классических антенных решетках. Одним из таких способов сканирования в МПОАР является способ, предложенный в [65] Дж. Хангом, где для изменения фазового распределения в решетке предлагается использование МПЭ, к которым подключены несколько коммутируемых отрезков линий фазовой задержки различной длины, как это показано на рисунке 1.13. Коммутация отрезков лини задержки к МПЭ осуществляется посредством р-г'-н-диодов. При этом, подавая управляющие сигналы на р-г'-и-диоды, можно подключать тот или иной отрезок линии задержки, тем самым изменяя фазу коэффициента отражения ЭМВ от каждого МПЭ. Другими словами, этим способом можно регулировать фазовое распреление поля в решетке.