Моделирование и оптимизация мощных сверхширокополосных аттенюаторов с жидкостной проводящей средой

• Автор: Блинов, Владимир Вячеславович
• Шифр специальности: 05.12.07, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Содержание
Введение.
1. Анализ современных методик проектирования и основных характеристик мощных аттенюаторов и согласованных нагрузок.
1.1. Аналитический обзор перспективных тенденций проектирования широкополосных мощных аттенюаторов и согласованных нагрузок
1.2. Критический анализ тенденций развития современных программных средств, предназначенных для моделирования антеннофидерных устройств
1.3. Обзор и анализ перспективных методов электродинамического моделирования антенн и устройств СВЧ

1.4. Выводы по первой главе

2. Разработка математических моделей мощных твердотельных и жидкостных аттенюаторов и согласованных нагрузок
2.1. Выбор и анализ схем включения резистивной сборки в аттенюаторах, рассеивающих мощность до 0 Вт
2.2. Разработка и исследование комплекса эвристических физикоматематических моделей мощных жидкостных аттенюаторов
2.3. Модель жидкостного аттенюатора, основанная на использовании векторных интегральных уравнений, записанных в пространственночастотной области
2.4. Пространственновременная форма представления физикоматематической модели жидкостного аттенюатора
2.5. Использование метода конечных интегралов Всйланда для анализа характеристик мощных жидкостных аттенюаторов и согласованных нагрузок
2.6. Выводы по второй главе
3. Разработка методики синтеза и оптимизации характеристик мощных жидкостных сверхширокоиолосных аггсшоаторов и построенных на их основе согласованных нагрузок.
3.1. Разработка методики синтеза согласующего симметрирующего полоскового трансформатора для согласования сверхширокополосных аттенюаторов и нагрузок СВЧ диапазона на основе использования генетического алгоритма.
3.2. Разработка двухэтапной методики параметрического синтеза сверхширокополосных жидкостных аттенюаторов и согласованных нагрузок
3.3. Выводы по третьей главе.
4. Разработка и апробация методики проектирования мощных жидкостных сверхширокополосных аттенюаторов и согласованных нагрузок
4.1. Функционирование подсистем программнометодического комплекса проектирования мощных жидкостных аттенюаторов и согласованных нагрузок
4.2. Исследование характеристик мощных жидкостных аттенюаторов, и согласованных нагрузок разработанных в соответствии с предложенной методикой.
4.3. Выводы по результатам четвертой главы.
Заключение.
Список цитируемых источников.
Приложение 1. Акт внедрения результатов диссертации в
ГОУВПО Воронежский государственный технический университет
Приложение 2. Акт внедрения результатов диссертации в
ОСП ЗАО ИРКОС
Приложение 3. Акт внедрения результатов диссертации в
ФГУП НКТБ Феррит
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат 1, 2, 3, 5, 6 разработка методики проектирования мощных сверхширокополосных жидкостных аттенюаторов и согласованных нагрузок, изготовление макетов и проведение экспериментов 4, 9 созданы физикоматематические модели мощных широкополосного аттенюатора и изодуктора 8 разработаны модели мощных широкополосных нагрузок и предложена методика их параметрического и структурного синтеза 7, аналитический обзор мощных широкополосных аттенюаторов и нагрузок , проведен расчет, анализ и оптимизация основных характеристик мощного аттенюатора в жидкостной проводящей среде в сверхширокой полосе частот. Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего наименования, и шести приложений. Работа содержит страниц, рисунков и таблиц. УКВ и СВЧ диапазонов волн, выпускаемых ведущими фирмамипроизводителями радиоэлектронного оборудования. Выяснено, что основными недостатками серийно выпускаемых мощных аттенюаторов и согласованных нагрузок УКВ и СВ1 диапазонов волн являются большие габаритные размеры и масса гарантийный срок эксплуатации, не превышающий 1 год недостаточно высокая надежность вследствие появления микротрещин на поглощающем покрытии при часто изменяющемся уровне входной мощности. Предложен принцип построения мощных сверхширокополосных аттенюаторов и согласованных нагрузок, основанный на использовании двух или многопроводных линий, погруженных в жидкостную полупроводящую среду с высокими диэлектрической проницаемостью, электрической проводимостью и теплопроводностью, позволяющий существенно уменьшить габаритные размеры и массу проектируемых устройств, характеризующихся низким уровнем входных отражений и вносимым затуханием не менее дБ. Проведен анализ возможностей эффективного использования методов математического моделирования и оптимизации при проектировании мощных сверхширокополосных аттенюаторов и согласованных нагрузок. Выяснена возможность использования физикоматематических моделей, описывающих физические процессы в жидкостных аттенюаторах и согласованных нагрузках на различных уровнях строгости от трактовки их как отрезков диссипативных длинных линий до строгого решения граничных задач электродинамики в пространственновременной области. Халлеповского вида для моделирования тонкопроволочных проводников, расстояние между которыми существенно превышает их диаметр решения трехмерной граничной электродинамической задачи в пространственночастотной области или в пространственновременной области. В третьей главе разработана методика синтеза и оптимизации характеристик мощных жидкостных сверхширокополосных аттенюаторов и построенных на их основе согласованных нагрузок, позволяющая выбрать близкие к оптимальным параметры поглощающей среды и геометрии двухил и многоироводной линии, по критерию минимизации уровня отраженного сигнала на входе при заданном минимальном ослаблении. Показано, что эффективной является разработанная двухэтапная методика, па первом шаге которой ищется положение одного из наиболее глубоких локальных минимумов целевой функции с помощью генетического алгоритма, а затем значения варьируемых величин, являющихся геометрическими и материальными параметрами аттенюатора или согласованной нагрузки уточняются с помощью процедуры локальной оптимизации. Апробация данной методики показала, что она позволяет уменьшить максимальное значение КСВН с 1. В четвертой главе разработана и апробирована методика проектирования мощных жидкостных сверхширокополосных аттенюаторов и согласованных нагрузок, отличающаяся возможностью рационального выбора степени строгости физикоматематических моделей, описывающих распространение и затухание электромагнитных волн в проволочных линиях передачи, помещенных в полупроводящую жидкостную среду. Развитие мощных передатчиков телевизионного диапазона потребовало создания различных компонентов этих систем, в том числе мощных аттенюаторов, к которым предъявляются жесткие требования по широкополосности, величине КСВН в заданном диапазоне частот, калиброванного ослабления, надежности. Основное применение аттенюаторы находят в настройке и поверке передатчиков уровень выходного сигнала, уровень гармоник, форма сигнала и т. КСВН i коэффициент стоячей волны по напряжению во входной цепи, характеризующий реакцию входной цепи аттенюатора на импеданс нагрузки, где , модуль коэффициента отражения от входа.