Листратов С.Е.
РАСЧЕТ И ИССЛЕДОВАНИЯ СУБВОЛНОВОГО МНОГОСЛОЙНОГО ЭЛЕМЕНТА *
Аннотация:
в данной работе рассмотрели метод улучшения пропускной способности, который сочетает в себе многоуровневый подход с методом субволновых элементов. Показали, что многослойные субволновые элементы демонстрируют превосходные фазовые характеристики по всей полосе пропускания, а именно увеличенный фазовый диапазон и пониженную фазовую ошибку по частоте
Ключевые слова:
Антенная решетка, микрополосковая антенна, отражательная антенная решетка, электромагнитное моделирование, микрополосковый резонатор, бесконечная периодическая структура
Расчет ячейки ОАР производился в системе автоматизированного проектирования Microwave CST Studio. Использовалась специальная возможность расчетного метода в частотной области, имитирующая расчет бесконечной периодической структуры, состоящей из идентичных элементов. Передняя стенка устанавливается открытой, программа автоматически ставит на нее порт. Задняя стенка задана идеально проводящей и расположена на некотором расстоянии от исследуемой структуры, она выступает в роли экрана. На остальных стенках задаются специальные граничные условия, для расчета единичных ячеек. Следует отметить, что ячейка также может быть рассчитана с использованием расчетного метода во временной области. В таком случае используется метод эквивалентной волноводной ячейки. Рассмотрим трехслойный квадратный элемент отражательной антенной решетки (ОАР) для линейной поляризации, который представлен на рис.1. Структура определяется следующими параметрами: длина стороны элемента второго слоя L, “коэффициент связи” между двумя резонаторами l Kl= L и толщина подложки s. На рис.2 показана расчетная зависимость фазы отраженной волны от изменения параметра a при толщине диэлектрика d=2мм. Из графика видно, что диапазон изменения фазы составляет порядка 450 градусов. Трехслойный отражательный элемент обеспечивает диапазон регулировки фазы порядка 450°, так же этот элемент позволяет реализовать преобразование в круглую поляризацию, путем изменения одного из его геометрических размеров на величину, увеличивающую измененную фазу на 90° от рассчитанной. На его основе с помощью написанных программ для автоматизации синтеза можно смоделировать отражательную антенную решетку с преобразованием в круговую поляризацию. В данной работе рассмотрели метод улучшения пропускной способности, который сочетает в себе многоуровневый подход с методом субволновых элементов. Показали, что многослойный субволновый элемент демонстрируют превосходные фазовые характеристики по всей полосе пропускания, а именно увеличенный фазовый диапазон и пониженную фазовую ошибку по частоте. Полученный элемент подходит для численного анализа и для расчета ширины полосы пропускания антенной решетки. Предварительные результаты моделирования показывают, что полоса усиления на 1 дБ составляет 19.1%, для отражательной антенной решетки с использованием трехслойного элемента периодичностью 0,7λ. Проанализировав полученные данные можно сделать вывод, что поставленные задачи были достигнуты, антенна работает в необходимом режиме, дает нужное усиление и преобразует поляризацию в круговую. Расчетная полоса частот по уровню снижения КНД на 3дБ синтезированной ОАР составила 12%. Для автоматизации синтезирования ОАР была написана программа в среде Matlab. В данной программе реализовано вычисление координат центра каждой ячейки ОАР, запись их в массив, на основе которого производится вычисление необходимого изменения отраженной фазы, после чего из файла считываются характеристики выбранного элемента- геометрический размер переменной и соответствующее изменение фазы. Далее используется функция интерполяции, для сопоставления эталонной фазы и геометрического размера элемента, производится проверка вхождения изменения фазы в разрешающую способность элемента, при выходе за границы доступного изменения фазы производится логический выбор ближайшего граничного значения. После чего выполняется запись полученных данных в файл. Так как проектируется антенна с преобразованием поляризации в круговую, посредством использования симметричного элемента, массив необходимых фаз в одной из ортогональных плоскостей изменяется на 90 градусов, и производится соответствующий расчет для данного геометрического параметра с последующей записью данных в файл.
Номер журнала Вестник науки №6 (15) том 1
Ссылка для цитирования:
Листратов С.Е. РАСЧЕТ И ИССЛЕДОВАНИЯ СУБВОЛНОВОГО МНОГОСЛОЙНОГО ЭЛЕМЕНТА // Вестник науки №6 (15) том 1. С. 65 - 68. 2019 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/1491 (дата обращения: 30.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2019. 16+