Диссертация (1137059), страница 9
Текст из файла (страница 9)
рис. 5.26); 2) близкое расположение приемных Входов 2 и 3.Был выбран фокальный радиус для II-ого диапазона f 2 235 мм,т.к. ширина раскрыва рупора у Входа 2 в плоскости E равна 30 мм.Изменение малой полуоси эллипса a2 от a21 520 до a22 575 мм,изменение высоты. Рупор 3 расположен таким образом, чтоб его фазовый центр совпадал с координатами расположения фокуса f 2R ,рассчитанного для данного частотного диапазона.88Угол поворота рупора 3 равен 3 22 . Далее приведены результаты моделирования и оптимизации геометрии II−частотногодиапазона. Критерием оптимизации служило большее значение коэффициента прохождения для II частотного диапазона.
Геометрияобласти эллипсов с высотами от h11 до h12 , соответствующая I частотному диапазону оставалась при этом без изменений.zпереходная областьh22 h21 h12h11 II областьI областьf1f1f2f1L f 2 Lf2O2Вход 1O1f1Rf2RВход 3xВход 2Рис. 5.26. Проекция геометрии мультиплексора для I и II частотногодиапазонов на плоскость xOz .Ниже приведены результаты моделирования II-частотногодиапазона на частоте 20.5 ГГц. Профиль геометрии диэлектрическойпроницаемости для частоты 20.5 ГГц представлен на рис. 5.27.89Рис. 5.27 Профиль диэлектрической проницаемости для частоты20.5 ГГц.Рис.
5.28-5.30 показывают пространственное распределениемодуля напряженности магнитного поля H y в профиле диэлектрической проницаемости модели в различные промежутки времени.Рис. 5.28. Профиль диэлектрической проницаемости для частоты20.5 ГГЦ и пространственное распределение модуля напряженностимагнитного поля H y на 2.43 нс в среде.90Рис. 5.29. Профиль диэлектрической проницаемости для частоты20.5 ГГЦ и пространственное распределение модуля напряженностимагнитного поля H y на 2.79 нс в среде.Рис. 5.30.
Профиль диэлектрической проницаемости для частоты20.5 ГГЦ и пространственное распределение модуля напряженностимагнитного поля H y на 3.25 нс в среде.Распределение поля H y сигнала по геометрии для частоты20.5 ГГц приведены на рис. 5.31 – 5.36.91Рис. 5.31. Распределение поля H y в момент времени 2.9 нс начастоте 20.5 ГГц.Рис. 5.32. Распределение поля H y в момент времени 3.37 нс начастоте 20.5 ГГц.92Рис. 5.33.
Распределение поля H y в момент времени 4.25 нс начастоте 20.5 ГГц.Рис. 5.34. Распределение поля H y в момент времени 4.7 нс начастоте 20.5 ГГц.93Рис. 5.35. Распределение поля H y в момент времени 5.4 нс начастоте 20.5 ГГц.Рис. 5.36. Распространение поля H y в момент времени 6.4 нс начастоте 20.5 ГГц.94Рис. 5.37. Коэффициент передачи со входа 1 на вход 3 II-огочастотного диапазона.На рис. 5.37 приведен график ослаблений для входа 3(см. рис. 5.1Б). По оси абсцисс отложено время в наносекундах (нс),по оси ординат – коэффициент передачи в дБ. Минимальные потерина границе II-частотного диапазона передачи сигнала от Входа 1 кВходу 2 в установившемся режиме составляют 3.69 дБ; максимальные – 7.67 дБ; средние – 5.95 дБ.Существует задача нахождения оптимального перехода от высоты h12 к высоте h21 , что позволит снизить потери в системе, т.е.произвести оптимизацию с точки зрения уменьшения отражения отскачка высоты.5.5 Моделирование третьего частотного диапазона.Для третьего частотного диапазона приемный вход 4 (см.95рис.
5.1Б) располагается левее входа 3. Фокусное расстояние для семейства эллипсов (образованными линиями одинаковой высоты h ,см. рис. 5.1 Б) этого частотного диапазона выбиралось аналогичновторому частотному диапазону.Угол поворота рупора 4 равен 3 5 . Ниже приведены результаты моделирования и оптимизации геометрии III−частотногодиапазона. Критерием оптимизации служило большее значение коэффициента прохождения для III-частотного диапазона. Геометрияобласти эллипсов с высотами от h11 до h22 , соответствующая I и IIчастотному диапазону оставалась при этом без изменений.Ниже приведены результаты моделирования III-частотногодиапазона на частоте 30 ГГц. Профиль геометрии диэлектрическойпроницаемости для частоты 30 ГГц представлен на рис.
5.38.Рис. 5.38. Профиль диэлектрической проницаемости для частоты30 ГГЦ и пространственное распределение модуля напряженностимагнитного поля H y на 3.4 нс в среде.Распределение поля H y сигнала по геометрии для частоты32 ГГц приведены на рис. 5.39 – 5.40.96Рис. 5.39. Распределение поля H y в момент времени 3.92 нс начастоте 32 ГГц.Рис. 5.40. Распределение поля H y в момент времени 5.54 нс начастоте 32 ГГц.97На рис. 5.41 приведен график ослаблений для III-частотногодиапазона с входа 1 на 4 вход (см.
рис. 5.1Б). По оси абсцисс отложено время в наносекундах (нс), по оси ординат – коэффициент передачи в дБ. Минимальные потери на границе II-частотного диапазона передачи сигнала от Входа 1 к Входу 4 в установившемся режиме составляют 3.86 дБ; максимальные – 10 дБ; средние – 6.75 дБ.Рис. 5.41. Коэффициент передачи со входа 1 на вход 4 для 3-огочастотного диапазона.5.6 Выводы.В данной главе приведены характеристики рассчитанного излучающего (приемного) рупора в диапазоне частота от 16 ГГц до40ГГЦ, сверхширокополосного частотного мультиплексора. Максимальное значение КСВ в диапазоне частот составило 1.19, при этомна частотах более 20 ГГц значение составило менее 1.12. Главныйлепесток ДН рупора мультиплексора с повышением частоты сужает-98ся с 20 до 10 градусов.
При моделировании в программе Tamic Rt-Hбыл дополнительно к рупору добавлен поворот, что исказило формуДН и увеличило рассогласование всей системы. Тем самым внесядополнительные потери, которые можно избежать, заменив секциюс поворотом на прямую.Было рассмотрено моделирование сверхширокополосного частотного мультиплексора в диапазоне частота от 18 ГГц до 40ГГЦ.Был выбран второй вариант геометрии.Среднее значение потерь для трех частотных диапазонов смоделированного мультиплексора получились: 1) 18-20 ГГЦ – 4.19 дБ,2) 20-26 ГГЦ – 5.95 дБ и 3) 26-40 ГГЦ – 6.75 дБ. Размер моделируемой геометрии составили по ширине 1200 мм, по глубине 1000 мм.996 МоделированиеH-плоскостныхраспределительныхсистем оптического типа во временной области дляпостроения широкополосных многолучевых АФАР.Другим примером применения методов геометрической оптики служит проектирование диаграммообразующих систем оптического типа (ДОСОТ) для многолучевых активных фазированных антенных решёток (АФАР).В настоящее время достаточно широкое распространение получили системы распределения оптического типа, позволяющиеформировать многолучевые диаграммы как для передающих, так идля приемных активных фазированных антенных решеток (АФАР)[39-41].
Достоинствами данных систем, по сравнению с другимисхемами построения распределительных систем (таких например каксхема Батлера [42] или Блааса [43]) является большая простота и,как следствие, дешевизна. Недостатком распределительных системоптического типа являются большие потери [44], что является существенным для пассивных фазированных решеток (ФАР). Однако вслучае АФАР потери в распределительной системе являются менеекритичным фактором, поскольку основная энергетика АФАР сосредоточена в оконечных каскадах [39-41].6.1 Постановка задачи.Рассматривать распределительную систему оптического типа,изображенную на рис. 6.1. Данная система позволяет формировать5-лучевую диаграмму направленности (ДН).100Выход 64Выход 63Вход 1RВход 2αВход 3αααВход 4Вход 5Выход 2Выход 1Рис. 6.1.
Геометрия H-плоскостной распределительной системы оптического типа для 5-лучевой АФАР.Каждому лучу диаграммы направленности соответствует свойвход, обозначенный на рис. 6.1 Вход1 - Вход5 соответственно. 64выходов распределительной системы соединены с 64 излучателямиАФАР коаксиальными кабелями. На рис. 6.1 выходы распределительной системы обозначены Выход1 – Выход64 соответственно.Длины кабелей, соединяющих излучатели АФАР и выходы распределительной системы, подобраны таким образом, чтобы при возбуждении входа 3 распределительной системы излучатели АФАРимели равные фазы.
Выходы распределительной системы расположены по диаметру круга, а входы распределительной системы расположены на радиусе круга R=3,1λ (λ – длина волны в свободномпространстве на частоте f0). Вход 3 расположен на оси симметрии101распределительной системы. Входы 2, 4 и входы 1, 5 расположеныс отклонением на углы α и 2α относительно оси симметрии распределительной системы. При соблюдении указанных выше условий,при возбуждении входа 3 будет формироваться луч ДН АФАР перпендикулярно линии расположения излучателей АФАР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
