Диссертация (Разработка СВЧ устройств с использованием методов геометрической оптики), страница 14

При измеренииКСВ невозбужденные порты были нагружены на согласованныенагрузки, которые обозначены «Н» на рис. 8.5.8.1 Постановка задачи.Необходимо провести сравнение рассчитанных и экспериментально измеренных характеристик балансного микрополосковогоделителя и сделать выводы о причинах их расхождения.По заданной топологии (геометрии) балансного микрополоскового делителя были проведены с помощью электродинамическихпрограмм Ansoft HFSS 11 и Ansoft Designer 2 расчеты частотных характеристик КСВ, коэффициента деления и фазы для всех входовустройства. Были проведены сравнения результатов расчета частотных характеристик балансного микрополоскового делителя с результатами измерений изготовленного макета делителя и по результатам сравнения были сделать предложения по изменению конструкции и уточнению расчетной модели балансного синфазногоделителя мощности.8.2 Рассмотрение характеристик синфазного балансного делителя.На рис.

8.6 приведены теоретически рассчитанные (кривая 1) иэкспериментально полученные (кривая 2) графики зависимостейКСВ от частоты для рассматриваемого Д по входу 3. При их сравнении можно отметить схожее поведение характеристик. Отличие за-150ключается в том, что минимум частотной характеристики КСВ макета сдвинут вверх по частоте на 6% и больше по значению на 0.1 .В результате в заданной полосе частот не обеспечивается требуемоесогласование.Рис.8.6. Теоретически рассчитанные и экспериментальнополученные графики зависимостей КСВ от частоты для балансногоделителя.На рис. 8.7 приведены рассчитанные (кривая 1) и экспериментально полученные (кривые 2-5) графики частотных зависимостейкоэффициентов деления для выходов 1,2,4,5 БД. Сравнивая частотные зависимости коэффициентов деления, следует отметить, чтосдвиг вверх по частоте характеристики коэффициента деления макета такой же как и для КСВ и составляет 6%.

Отметим также, что дляэкспериментально полученных характеристик коэффициента затухания величина потерь больше на 0.12 дБ, чем при теоретическихрасчетах.151Рис.8.7. Теоретически рассчитанные и экспериментальнополученные графики зависимостей коэффициента затухания отчастоты для балансного делителя.Зависимости фазы прошедших сигналов для выходов 1,2,4,5БД от частоты показаны на рис. 8.8. При теоретических расчетах фазы прошедших сигналов в каналы 1,2,4,5 из канала 3 БД совпадают иони показаны на данном рисунке кривой 1.

Для макета БД при проведении эксперимента по измерению фаз прошедших сигналов, разность фаз между соседними каналами (графики 2-5 на рис.8) составила около 1o и от канала к каналу возрастала, составив максимальную величину 3.7o между каналами 1 и 5. Учитывая, что в АН имеется 4 каскада Д, можно ожидать максимальную разность фаз междуканалами – 14.8o. Таким образом, необходимо принять меры поуменьшению фазовой ошибки в каждом БД или вести элементынастройки фазы.152Рис.8.8.

Теоретически рассчитанные и экспериментальнополученные графики зависимостей фазы от частоты для балансногоделителя.8.3 Предложения по изменению конструкции и уточненю расчетной модели балансного синфазного делителя мощности.Для уменьшения расхождения теоретических и экспериментальных характеристик синфазного балансного делителя необходимо при электродинамическом моделировании на ЭВМ более подробно рассматривать геометрию БД. Необходимо учитывать, чтобалансный микрополосковый делитель помещается в металлическийкорпус, размеры которого не должны допускать распространенияволноводных волн; задавать точность размеров топологии устройства в корреляции с технологически возможными значениями. Вчастности, надо провести исследование влияния топологических не-153однородностей и разброса значений величины диэлектрическойпроницаемости подложки на характеристики устройства. Необходимо так же увеличивать расстояние до стенки корпуса от микрополосковой линии.При проектировании синфазного балансного делителя желательно внести в конструкцию устройства согласующие площадки,что в дальнейшем позволило бы менять электрическую длину 2-хчетвертьволновых плечей делителя.

Это позволит упростить этапнастройки экспериментального макета и, в дальнейшем, ввести необходимые изменения в электродинамические расчеты.При сборке макета следует обеспечить надлежащее качествомонтажа, что существенно влияет на характеристики БД (в большейстепени на разность фаз между каналами). При перекосе в расположении платы делителя в корпусе БД возникают дополнительныеразности фазы между каналами. Для уменьшения влияния конструкции корпуса на разность фаз между каналами, необходимо увеличить расстояние между микрополосковой линией А (см. рис. 8.4) икорпусом до 3 ширин микрополосковой линии [52].8.4 Выводы.Рассматривая теоретически рассчитанные и экспериментальнополученные графики зависимостей КСВ, коэффициента деления иФЧХ от частоты для БД следует отметить схожий характер их поведения, что показывает правильность выбранной концепции проектирования устройства, корректность проведенных расчетов и экспериментов.

Различия частотных характеристик для рассчитанного и154экспериментально спроектированного делителя связаны в основномс погрешностями при изготовлении модели делителя.Для уменьшения расхождения теоретических и экспериментальных характеристик синфазного балансного делителя необходимо более тщательно подходить к проектированию, учитывая существенные особенности данного устройства, например влияние корпуса. Необходимо также обеспечить надлежащее качество сборкимакета, с соблюдением заданных допусков на отклонение геометрических размеров.Следует отметить, что структура рассмотренной АН привключении в её состав управляемых преключателей является перспективным устройством для проведения антенных измерений.1559 Заключение.В диссертационной работе на основе методов геометрическойоптики разработана эффективная методика численного построениятраекторий лучей, обеспечивающая заданные значения точности покаждой переменной в многомерной пространственной задаче.

Интегрирование на каждом шаге вычислительного процесса осуществляется по той переменной, которая обеспечивает максимальное значение точности.Построены эффективные численные процедуры, обеспечивающие заданную степень точности нахождения траектории лучей вдвумерной неоднородной среде. Для тестовых примеров (с известными аналитическими решениями) показана сходимость результатоврасчета к точным значениям.Разработана методика моделирования сверхширокополосногочастотного мультиплексора оптического типа с коэффициентом перекрытия более 3-х и средними потерями при передаче сигнала вовсем диапазоне частот менее 7 дБ. Размеры моделируемой геометрии составили по ширине 1200 мм, по глубине 1000 мм.Проведено моделирование H-плоскостной распределительнойсистемы оптического типа во временной области для построенияширокополосных многолучевых АФАР и развита методика синтезаквазиоптической распределительной системы для многолучевойАФАРТаким образом, поставленная в диссертационной работе цельдостигнута.156Список литературы1.

Геометрическая оптика. Учебное пособие по курсу «Прикладнаяоптика» / Цуканова Г.И., Карпова Г.В., Багдасарова и др. СПб.:СПб ГИТМО (ТУ), 2002. 135с.2. Прикладная оптика / Дубовик А.П., Апенко А.С., Дурейко Г.В. идр. М.: Недра, 1982.3. Кудрявцев П.С. История физики. М.: Учпедгиз, 1956-1971, т. 1-3.4. Спасский Б.И. История физики. 2-е изд.

М.: Высшая школа,1977. ч. 1-2.5. Физическая энциклопедия. Оптика [Электронный ресурс] // Академик, 2000-2012. URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/1822/%D0%9E%D0%9F%D0%A2%D0%98%D0%9A%D0%90.(Дата обращения 06.08.2012).6. Майкельсон А. А. Исследование по оптике. М.: УРСС, 2004.202 с.7. Федоров Ф. И. Оптика анизотропных сред. М.: ЕдиториалУРСС, 2004. 384 с.8.

Х. Гюйгенс. Трактат о свете, в котором объяснены причины того,что с ним происходит при отражении и при преломлении, в частности при странном преломлении исландского кристалла. М.:Либроком, 2010. 176 с.9. Дж. В. Стрэтт (лорд Рэлей). Волновая теория света. М.: Едиториал УРСС, 2010. 210 с.10.Русинов М.

Техническая оптика. М.: Машиностроение, 1979.488 с.11.Кравцов Ю. А., Орлов Ю. И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980. 304 с.15712.Фейнберг Е. Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности», изд. 2-е. М.: Наука, 1999.13.Itoh T. Numerical Techniques For Microwave And Millimeter-WavePassive Structures. N/Y, 1989.14.Банков С.Е., Курушин А.А Электродинамика и техника СВЧ дляпользователей.

САПР. М.: Солон-Пресс, 2008.15.Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 720 с.16.Перфильев В.В. Моделирование Е-плоскостной системы методом геометрической оптики // Тезисы докладов. Научнотехническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. 2011. Москва. С. 222-223.17.Акопян А.В., Заславский А.А. Геометрические свойства кривыхвторого порядка. М.: МЦНМО, 2007.18.Бронштейн И.Н. Эллипс.