Диссертация (Диаграммообразующая система оптического типа для многолучевых АФАР), страница 15

6.23)195Рис. 6.23. Частотная характеристика фазы прошедшего черезсекцию фазовращателя сигнала для открытого (1) и закрытого (2)состояния диодов.Для достижения разности фаз в 11.25о, необходимая длинашлейфа 2.2 мм. Проставив длину шлейфа 2.2 мм в программе AWRDesign Environment видно, что достигнута разность фаз в 11.25о. (см.рис. 6.24)196Рис. 6.24. Частотная характеристика фазы прошедшего черезсекцию фазовращателя сигнала для открытого (1) и закрытого (2)состояния диодов6.3 Моделирование прохождения короткого импульса черезсекцию фазовращателя.Прохождение импульса через рассматриваемую геометриюбыло рассмотрено для следующего случая. На первый порт секцииподается импульсный сигнал длительностью 1 нсек (см.

рис. 6.25).Время нарастания и время спада которого - 0.1 нс.197Рис. 6.25. Импульсный сигнал, подаваемый на вход 1.Расчет прохождения и рассеяния сигнала во временной областипроизводился с помощью программы 3D электродинамическогомоделированияCSTMicrowaveStudio2008.Врезультатемоделирования были получены пространственные распределенияэлектрического и магнитного полей, проанализированы возможныепричины разрушений конструкции секции фазовращателя, проведенанализпрошедшегоиотраженныхсигналовдлякороткоговидеоимпульса. По результатам моделирования прохождения сигналабыло предложено внесение изменений в конструкцию секциифазовращателя.На рис.

6.26 приведен график отражения сигнала с первогопорта, на который подается импульсный сигнал. По графику видно,что имеется некоторое время задержки, что объясняется не нулевымвременем нарастания сигнала, также видно, что система обладает198инерцией, поэтому отраженный сигнал (реакция системы) имеет знактакой, который препятствует изменению в состоянии системы(нарастанию напряжения в возбуждаемом входе).Напряжение на входе 1 (см. рис. 6.23) - U1, определяетсяследующим соотношением [34]:U1  U1P  U1O ,(6.13)где U1P - напряжение падающей волны, U1O - напряжениеотраженной волны.

Поскольку U1P определяется только внешнимгенератором, напряжение U1 на первом входеопределяется иреакцией системы на возбуждение, то в силу инерционности системыU 1 либо повторяет U1P (когда реакции системы отсутствует, т.е. U1O =0), либо отстает от U1P(что означает, что U1Oпротивоположный по значению к U1P ).Рис. 6.26 График отражения сигнала.199имеет знакРис. 6.27. Зависимость прошедшего сигнала на входе 2 отвремени.На рис.

6.27 изображен график прохождения сигнала со входа 1на порт 2. Аналогично отраженному сигналу, имеется некотороевремя задержки в силу того, что сигналу необходимо время, дляпрохождения участка пространства между входами 1 и 2.200Рис. 6.28. Распределение максимальных значений модуляэлектрического поля для выбранной геометрии секциифазовращателя.На рис.

6.28 показано распределение максимальных значениймодуля электрического поля для выбранной геометрии секциифазовращателя. Из рисунка видно, что максимальное значениенапряженности поля на участках, где подсоединяются p-i-n диодысоответствует значению 17000 В/м, ширина проводника в местеподсоединения диода S = 3мм, поэтому напряжение на этом участкебудетU  S  17000  3  10 3  17  103  58 В,(6.14)напряжение пробоя p-i-n диода, который используется дляданных фазовращателей (тип КА528А-А) Uпроб = 1200 В.

Такимобразом видно, напряжения при таком импульсе не хватает для201пробоя p-i-n диода, Пробой диода начнется в том случае, еслимощность импульса увеличить по крайней мере в 400 раз.На рис. 6.29 показано распределение максимальных значениймодулямагнитногополядлявыбраннойгеометриисекциифазовращателя.Рис. 6.29. Распределение значений модуля магнитного поля длявыбранной геометрии секции фазовращателя.Следуетзаметить,чтотокивмикрополосковойлиниираспределены в плоскостях OX и OY, поэтому, если из результатовмоделирования убрать Z компоненту значений магнитного поля, тораспределение полей по секции фазовращателя примет следующийвид (см. рис.

6.30):202Рис. 6.30. Распределение значений магнитного поля в плоскостиХОУ для выбранной геометрии секции фазовращателя без учета Zкомпоненты.На рис. 6.30 видно, что максимальное значение напряженностимагнитного поля для секции фазовращателя соответствует значению59.7А/м,ширинамикрополосковойлиниинаучасткеснапряженностью магнитного поля в 59,7 А/м S = 2 мм. Следовательноток, через сечение проводника данной ширины будет проходитьследующий:I  S  59.7  2  103  59.7  0.119 мА.(6.15)Исходя из полученных данных, можно сказать, что примощности подаваемого импульсного сигнала на первый порт секциифазовращателя недостаточно для интенсивного тепловыделенияпроводников, что не повлияет на конструкцию микрополосковойлинии и на работу фазовращателя в целом.203Рис.

6.31.. Покрытие лаком проводников для увеличенияэлектропрочности. (1 - микрополосковая линия, 2 - лак, 3 диэлектрическая подложка).Результаты моделирования показали, что выбранная мощностьимпульса, подаваемого на первый вход секции фазовращателянедостаточна для пробоя p-i-n диодов, более того мощность импульсадля пробоя p-i-n диодов необходимо увеличить в 400 раз.6.3 Выводы.Значенияфазовращателятоков,такжекоторыепротекаютнедостаточновысокичерездлясекциюразрушенияконструкции ФВ.

Тем не менее, на рис. 6.30 видно, что максимальныезначенияэлектрическогополяраспределяютсяпосрезаммикрополосковой линии. Исходя из этого, для уменьшения значенийэлектрического поля на участках среза проводников, их необходимопокрыть лаком для увеличения электропрочности, как показано нарис.

6.31.204ЗаключениеВ диссертационной работе разработана методика построениядиаграммообразующейсистемыоптическоготипа(ДОСОТ).Разработаны численные процедуры построения ДОСОТ по двумкритериям. Первые критерий позволяет рассчитать местоположениязондов для линзы с учетом минимизации локальной фазовой ошибкина границе апертуры. С помощью второго критерия можно найтиместоположение зондов для линзы с учетом минимизации среднейфазовой ошибки.В качестве примера использования разработанной методикипредставлен процесс нахождения параметров линзовой системы сучетом представленныхвыше критериев, а также с учетомусредненногодлякритерияповышениянадежностилинзовойсистемы.Вработепоказаномоделированиевозбудителядиаграммообразующей системы, как основного конструктивногоэлемента линзы.Проведено моделирование линзовой системы во временнойобласти,вследствиечегополученырезультатыпереходныхпроцессов.Таким образом, в диссертационной работе была достигнутапоставленная цель.205Список литературы1.

В.С. Филиппов, Л.И. Пономарев, А.Ю. Гринев и др. Антенныи устройства СВЧ, под ред. Д.И. Воскресенского 2-е изд, М.: Радио исвязь, 1994. – 592 с.2. С.И. Бахарев, В.И. Вольман, Ю.Н. Либ и др. Справочник порасчету и конструированию СВЧ полосковых устройств, под ред. В.И.Вольмана, М.: Радио и связь, 1982. – 328 с.3. Johns P.B., Beurle R.L. Numerical solution of 2-dimensionscattering problems using a transmission-line matrix. // Proc. Inst.

Elec.Eng., vol. 118, pp. 1203-1208, Sept. 1971.4. Ruze, J. Wide-Angle Metal-Plate Optics. Proceedings of the IRE,Volume 38, Issue 1, Jan. 1950, pp. 53 - 595. А.Г. Шубов, В.В. Денисенко, А.В. Майоров, А.И. Шалякин,А.В. Шишлов Опыт разработки линз Ротмана для различныхчастотных диапазонов. Антенны, вып. 6 (52), 2001 г, стр. 23–27.6.

W. Rotman, R.F. Turner Wide-angle microwave lens for linesource applications. IEEE Transactions on antennas and propogation,November 1963, pp. 623-632.7. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: 1973, С. 149—150.8.А.Л.МикаэлянПрименениеслоистойсредыдляфокусирования волн. Доклады Академии Hayк СССР, 1951, ТомLXXXI, №4.9. Хансен Р. Сканирующие антенные системы СВЧ, М.:Советское Радио, 1966г.10. Ruze, J. Wide-Angle Metal-Plate Optics. Proceedings of the IRE,Volume 38, Issue 1, Jan. 19M0, pp. M3 - M920611. H. Gent. The bootlace Aerial.

Roy. Radar Establishment J., pp.47-M7, October 19M7.12. W. Rotman, R.F. Turner Wide-angle microwave lens for linesource applications. IEEE Transactions on antennas and propogation,November 1963, pp. 623-632.13. Butler I., Lowe R., Beam-forming Matrix Simplifies Design ofElecrically Scanned Antennas, Electronic Design, Vol. 9, 1961, IV, №8, P.170.14.

M. Blass I., Multidirectional Antenna, IRE Internat. Conv. Rec.,1960, pt.1, P. 48.15. ФрадинА.З.Сканирующие антенные системы СВЧ. – М.: Сов.радио, 1957. – С. 647.16.АйзенбергГ.З., Ямпольский В.Г., Терёшин О.Н.АнтенныУКВ. Т.1. – М.: Связь, 1977.

– С. 381.17. ВоскресенскийД.И.Антенны и устройства СВЧ. – М.: Радио исвязь, 1994. – С. 591.18. Климов К.Н. и др. Патент на полезную модель № 92993 "Квазиоптическая линза Климова". Приоритет 01.12.2009. Регистрация10.04.201019.ФедоровН.Н.Основыэлектродинамики.-М.:Высш.Школа,1980.-399С.20. Клеммоу Ф., Доуэрти Дж.