Электродинамические модели и исследование ФАР из продольных микрополосковых излучателей

• Автор: Мушников, Валентин Вячеславович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 182 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 МЕТОДЫ АНАЛИЗА М ИКРОПОЛОСКОВЫХ СТРУКТУР

1.1 Математическое моделирование и компьютерные методы расчета микрополосковых антенн

1.2 Методы анализа микрополосковых решеток

1.3. Выводы

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЛОСКОЙ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ ИЗ КОМБИНИРОВАННЫХ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

2.1 Постановка задачи

2.2 Формулировка интегральных уравнений

2.3 Определение компонент вспомогательных полей
2.4 Применение условия периодичности
2.5 Численная реализация решения системы интегральных уравнений
2.6 Исследование сходимости рядов, представляющих собой матричные коэффициенты СЛАУ
2.7 Выводы
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЛОСКОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ ИЗ КОМБИНИРОВАННЫХ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
3.1 Постановка задачи
3.2 Формулировка интегральных уравнений
3.3 Определение вспомогательных полей
3.4 Применение условия периодичности
3.5 Численная реализация решения системы интегральных уравнений
3.6 Выводы
4 ЧИСЛЕННОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК И ФАЗИРОВАННЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК КОМБИНИРОВАННЫХ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.1 Исследование поперечных микрополосковых элементов О АР
4.2 Исследование продольных излучателей ФАР в форме вибраторов с согласующими шлейфами
4.3 Исследование щелевого печатного излучателя ФАР в виде трехслойной антенны Вивальди

4.4 Исследование щелевого печатного излучателя ФАР в виде пятислойной антенны Вивальди
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АР - антенная решетка,
БПФ - быстрое преобразование Фурье,
ВИ - вспомогательный источник,
ИУ - интегральное уравнение,
ИУМП - интегральное уравнение магнитного поля ИУЭП - интегральное уравнение электрического поля, КОВО - конечный объем во временной области,
КНД - коэффициент направленного действия,
КРВО - конечная разность во временной области,
КРЧО - конечная разность в частотной области,
МГЭ - метод граничных элементов,
МДР - микрополосковая дифракционная решетка,
МКВ - метод краевых волн,
МЛП - матрица линии передачи,
МОМ - метод обобщенного многополюсника,
МПА - микрополосковая антенна,
МПАР - микрополосковая антенная решетка,
МПВ - микрополосковый вибратор,
МПИ - микрополосковый излучатель,
МПЭ - микрополосковый элемент,
НПЛ - несимметричная полосковая линия,
ОАР - отражательная антенная решетка,
САПР - система автоматизированного проектирования, СЛАУ — система линейных алгебраических уравнений, СПЛ - симметричная полосковая линия,
УБЛ - уровень боковых лепестков,
ФАР - фазированная антенная решетка,
ФХН - фазовая характеристика направленности,
ЧХ - частотная характеристика,
ЭМВ - элементарный магнитный вибратор,
ЭЭВ - элементарный электрический вибратор.
непосредственно к операторному уравнению [20]. Итерационное решение наиболее выгодно, когда получаются большие, разреженные матрицы.
Гибридные методы [28]-[33].Из проведенного обзора видно, что по отдельности каждый метод решает ограниченный круг задач, нет такого метода, который охватывал бы все или хотя бы большинство видов электродинамических задач подлежащих моделированию. Большинство программ, реализующих метод моментов [6], [8], [21], [30], [41] не смогут промоделировать неоднородные и нелинейные диэлектрики. Программы, реализующие метод конечных элементов [1], [7], [8], [94] не смогуг эффективно решать большие задачи излучения ЭМВ. Программы, реализующие МОМ [23], [29], [31] не предназначены для маленьких, сложных геометрий или для задач, требующих точного определения поверхностного тока или тока в проводниках. К сожалению, на практике, большинство моделей печатных излучателей имеют все вышеперечисленные особенности, поэтому, не могут быть проанализированы какой-либо из методик в “чистом” виде.
Группой ученых [28]-[33] был найден способ решения подобных задач, который состоит в комбинировании двух или более методик в одной программе. Каждая методика применяется к той области задачи, к которой она наиболее подходит. На границах между такими областями устанавливаются соответствующие граничные условия. Обычно методы, основанные на вычислении поверхностных интегралов, такие как методы граничных элементов, комбинируются с методом конечных элементов, методом КРВО или методом МЛП. Несколько успешных реализаций гибридных методов описаны в [25-34].
До сих пор еще не появилось гибридных методик, способных качественно промоделировать процесс излучения ЭМВ печатными платами. Так получается из-за того, что большинство из этих методов разработаны для анализа эффективной площади рассеяния цели или для моделирования других задач рассеяния, в которых источник излучения удален от анализируемого объекта. Однако, работы в этом направлении продолжаются. Некоторые ученые работают над созданием гибридных методик, которые могли бы быть применены для решения ряда современных трудноразрешимых задач.
Достижения в разработке и реализации одиночных методик продолжают играть важную роль. Всегда будут задачи, которые для своего анализа требуют одну методику. Гибридные методы реализуют численное моделирование, которое будет использоваться для анализа более новых задач.
Приведенный обзор методов расчета и математических моделей одиночных МПА не является исчерпывающим. Однако, рассмотренные в нем методы, отражают специфику микрополосковых антенн, что определяет необходимость их использования при анализе