Моделирование влияния тепловых воздействий на характеристики микрополосковых антенн

• Автор: Максимов, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Проблемы моделирования микрополосковых антенн с учетом влияния

тепловых воздействий.

1.2 Методы моделирования излучения антенны.

1.2.1 Метод геометрической оптики

1.2.2 Метод физической оптики

1.2.3 Апертурный метод.

1.2.4 Метод краевых воли физической теории дифракции.

1.2.5 Метод геометрической теории дифракции

1.2.6 Метод конечных разностей.

1.2.7 Метод Галеркипа
1.2.8 Метод разбиения излучателя.
1.3 Методы моделирования физических объектов.
1.3.1 Метод главных компонент
1.3.2 Метод граничных элементов
1.3.3 Метод конечных элементов.
1.4 Реализация методов моделирования в пакетах прикладных
программ.
Выводы по главе 1
2 Построение моделей микрополосковых антенн, учитывающих
температурные воздействия
2.1 Построение электродинамической модели
2.1.1 Оценка адекватности электродинамической модели.
2.2 Построение тепловой модели.
2.2.1Тестовая микрополосковая антенна
2.2.2 Построение двумерной тепловой модели.
2.2.3 Построение трехмерной тепловой модели
2.2.4 Оценка адекватности тепловой модели
2.3 Построение обобщенной модели.
Выводы по главе 2
3 Алгоритмическая и программная реализация моделей микрополосковых антенн, учитывающих тепловые воздействия.
3.1 Методика численных расчетов
3.2 Алгоритм численных расчетов с использованием обобщенной модели
3.3 Реализация алгоритма моделирования микрополосковых антенн
3.3.1 Построение моделей по предложенному алгоритму.
3.3.2 Реализация этапов воздействия на обобщенную модель
3.3.3 Расчет излучения обобщенной модели
3.3.4 Результаты расчета по предложенному алгоритму.
Выводы по главе 3.
4 Оптимизация конструкции микрополосковой антенны.1 1.
4.1 Выбор толщины заземляющей пластины1
4.2 Выбор площади платы.1
4.2 Выбор материала.
4.3 Выбор толщины диэлектрического слоя.
4.4 Выводы по главе 4.
Заключение
Список использованных источников


Отказ от упрощающих геометрию тел допущений и учет свойств материалов позволяет получить решение задач с требуемой точностью. Рассмотрим их подробнее. Для. I • . Известно, что при тепловых нагрузках излучающая поверхность искажается и приобретает сложную пространственную ’ конфигурацию;, лишь приближенно-повторяющую исходную. Поэтому необходим метод, учитывающий влияние искажения поверхности антенны на характеристики ’ излучения. Основные:;методы расчета антенн подразделяются на два типа: строгие и нестрогие [,. Г, , ] 7 • *-••• . Строгие методы. Строгие методы предполагают решение уравнений Максвелла с учетом- соответствующих граничных условий на поверхности рассеивающего-, тела. При гармонической1 зависимости . Максвелла- сводятся к-, уравнениям Гельмгольца для комплексных амплитуд. Решения могут быть приближенными или асимптотическими. Строгость методов заключается в том, что- ошибку полученных- решений всегда можно трчно оценить , с-7 помощью строгих математических приемов на всех, этапах решения задачи вплоть до получения численных результатов. Винера-Хопфа). Кроме того, к строгим методам относят также некоторые модификации и сочетания перечисленных основных методов теории дифракции. Однако до настоящего времени с их помощью удалось ретспгсмть лишь очень небольшое число задач, либо для тел простейшей формы (сс^Ьх^ра, сфероид, диск), либо для тел, некоторые размеры которых малы по сравнеыпЕчю с длиной волны (тонкого провода). Причина не только в математггчс^<з:1сих трудностях решения исходных дифференциальных уравнений, но и в том^ что решения, получаемые строгими методами, обычно выражаются в виде гглтохо сходящихся рядов или бесконечных систем алгебраических уравнений []. Тч^ЕГТА имеет множество излучателей различной формы и местополоэз=е«^_ы1'1я, изменяющейся- в процессе моделирования, следовательно, математичекс^тсмй аппарат поддерживающий расчет такой модели любым строгим методом с>з/дет иметь огромное число уравнений, уникальных для каждого положения и- формы излучателей []. Получение численных результатов и оценка их точности нецелесообразна, даже с помощью вычислительных машин []. Приближенные методы. Приближенные методы дают ВОЗМО>К1ЕЗС<Г>ОТЬ относительно простыми средствами получать приближенные решетзет^т^т в замкнутом виде. Однако при этом возникают неконтролируемые ошибки, которые зависят от заданных конкретных условий и в каждом конкретном случае могут быть различными. Ошибка метода оценивается сравнением приближены. В противном случае необходимо сравнение приближенных решений с экспериментальными данными. Метод физической оптики. Метод физической (волновой) оптики дает некоторое уточнение решения задач для гладких выпуклых тел типа сферы и эллипсоида по сравнению с методом геометрической оптики и, в отличие от него, оказывается применимым в случае тел с бесконечными радиусами кривизны и резкими изломами поверхности: к плоским пластинам и выпуклым цилиндрам конечной длины. Поле вычисляется: интегрированием; всегда только по обіцей> для передающего и приемного та: пунктов. При этих допущениях метод физической оптики применим к идеально проводящим телам-и телам с конечной, но достаточно высокой, проводимостьто _ Метод физической оптики не. Применение данного метода к МПА,Имеющей< -изгиб«'’сложной* формы вследствие деформаций (в том числе и под-. МПА. Апертурный метод. Апертурный метод является комбинированным: методом, объединяющие*! Сущность этого метода состоит в том, что вместо распределения тока на поверхности тела определяют распределение поля на некоторой вспомогательной поверхности (апертуре), окружающей тело; а затоы вычисляют рассеянное’• поле-; в дальней зоне, интегрируя по. Распределение поля на апертуре находят по правилам геометрической оптики. Поскольку метод не требует. ТОКОВ; он применим не только к металлическим; но и диэлектрическим телам. Метод- занимает промежуточное, положение . Метод предполагает, что плоские поверхности велики по сравнению с длиной волны та иереотражеиие происходит по законам геометрической оптики.