Линейные излучатели на основе полуоткрытого желобкового волновода

• Автор: Лиманский, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 201 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Ш-ВОЛНОВОД. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОБЛЕМЫ

1.1. Общие положения

1.1.1. Структура Ш-волновода

1.1.2. Ш-волновод как аналог прямоугольного волновода

1.1.3. Ш-волновод как аналог симметричной полосковой линии

1.2. Решение А.Олинера для критической длины волны в Ш-волноводе

1.3. Расчёт поля в симметричном Ш-волноводе

1.4. Сравнение Ш-волновода с прямоугольным волноводом

1.5. Возбуждение Ш-волновода
1.6. Учёт конечной толщины ножа
1.7. Несимметричный Ш-волновод
1.8. Учёт конечной толщины ножа несимметричного Ш-волновода
1.9. Ш-волноводные излучатели
1.9.1. Излучатель с непрерывной неоднородностью
1.9.2. Ш-волноводный излучатель с дискретными неоднородностями
1.10. Выводы
2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ Ш-ВОЛНОВОДА
2.1. Электромагнитное поле в симметричном Ш-волноводе
2.1.1. Критическая длина волны
2.1.2. Расчёт амплитуд пространственных гармоник
2.2. Мощность, переносимая Ш-волноводом
2.3. Потери в стенках Ш-волновода
2.4. Определение коэффициентов связи излучающих неоднородностей с магистральным Ш-волноводом
2.5. Выводы
3. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ
3.1. Обзор методик проектирования волноводно-щелевыхых излучателей
3.2. Проектирование излучателей с учётом линейных фазовых поправок
3.3. Учёт фазовых поправок высших порядков
3.4. Проектирование Ш-волноводных излучателей
3.5. Измерение широких поперечных диаграмм направленности
3.6. Выводы
4. КОНСТРУИРОВАНИЕ Ш-ВОЛНОВОДНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ И ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
4.1. Система возбуждения Ш-волновода
4.2. Конфигурация излучающих неоднородностей
4.3. Модифицированный профиль Ш-волновода
4.4. Имитационное моделирование линейных антенных решёток
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность: работы. Линейные излучатели различных типов-используются для построения плоских фазированных антенных решёток (ФАР) с одномерным электрическим сканированием.
Жёсткие требования к уровню боковых лепестков в азимутальной плоскости ФАР, используемых в современных радиолокационных станциях (РЛС), до сих пор удавалось удовлетворить с использованием волноводнощелевых излучателей, разработанных по традиционной методике. Альтернативой: им могут служить Ш-волноводные излучатели, однако для-них не существует даже приближённых методик: расчёта: Невозможность снижения уровня боковых лепестковшзлучателей до требуемой величины: во многих случаях ограничивает тактико-технические характеристики*. РЛС| в которых ОНИ •используются: ■
Трудности заключаются в* том, что элементы линейных излучателей* взаимодействуют как по внешнему пространству, так и по системе их питания, и строгиш расчёт : параметров этих взаимодействий: не представляется возможным. Кроме того,* при расчёте параметров; линейных: излучателей следует также1 учитывать влияние защитного покрытия, необходимого* для • обеспечения, пыле- и брызгозащищённости антенны:. Для учёта этих факторов обычно используются: различные приближённые модели, точность которых и ограничивает достижимый: уровень боковых лепестков.
Экспериментальная отработка излучателей осложнятся неопределённостью влияния различных: параметров; излучающих элементов на амплитудно-фазовое распределение в апертуре антенны и собственно диаграмму направленности. Кроме того, немаловажным является конструктивно-технологический фактор, поскольку многоэлементный линейный излучатель является сложным и дорогим устройством, а для каждого эксперимента необходимо изготавливать его целиком заново. По

^2 jj ^jrj
Но из уравнения Гельмгольца следует, что —f-+—f = -у2Нх.
дх оу
Следовательно,
гг _ , Р dHz « . m
H-—J7~аГ- (2Л0)
Аналогичным образом, продифференцировав четвёртое уравнение Максвелла по у, затем, подставив в него (2.9) с учётом (2.7) получим:
• Р дН г
(2Л1)
Из (2.2) найдём Ех с учётом (2.9) и (2.7):
. Щ1а дН.

/ву- (2-12)
Аналогично —
у ' Г2 /Эх- (2-13)
Запишем решение волновых уравнений для Hz в области I, используя граничные условия для £)л и £)v (2.12, 2.13) на дне и ноже Ш-волновода:
Х,(х) = A,-cos(yIx-x),
Y,(y) = A2-cos(y,yy).
Кроме того, Е1х(у) должно обращаться в нуль и при у = h, следовательно,
sin(yIy-b) = 0.
Отсюда определяются поперечные волновые числа у1у:
у,уп-= пп/Ь.
Оставив пока открытым вопрос о выборе других волновых чисел, запишем найденное решение в области I:
Ни = A cos(yiyx) cos(nny/b),
Hlx = Ajpyjy;2 sin(y lxx) cos(nny/b),
II;y~ A-jpnn/(by]2) cos(yIx-x) sin(nny/b),
Ejx = Aj(Ojiann/(byi) cos(yJx-x) sin(nny/b),
Ely = - Aja>jUaylx/y,2 sin(yIx-x) cos(nny/b).