Диссертация (785868), страница 24

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 24)

Как правило, один из них, импедансный проводник имеетсложную конфигурацию, такую как меандр или цилиндрическая спираль рис.158,а другой, экранный проводник, имеет, как правило, простую конфигурацию(пластина, цилиндр и т.д.).Рис. 158. Замедляющие системы: а - цилиндрическая спираль в экране;б - меандр-линия; в - арифметические спирали с противоположныминаправлениями намотки.Другой класс 3C связан с использованием неоднородных по длине (обычнопериодических или почти периодических) структур.

Это могут быть чисто226металлические устройства (спирали, волноводы с гофрированными стенками,цепочки связанных резонаторов и т. п.). Именно такие 3С преобладают напрактике (рис. 159) [140].Рис. 159. Примеры замедляющих систем: а - однозаходная спираль; б - волновод сгофрированными стенками; в - гребёнка; г - диафрагмированный волновод.В целом, ЗС является периодической последовательностью проводящихэлементов, соединённых друг с другом в направлении распространения волны.Основными геометрическими параметрами, определяющими ЗС, являютсяпериод d, ширинаили периметр, где– радиус импедансного проводникацилиндрической формы. Во многих случаях существенным является такжерасстояниемеждуимпеданснымиэкраннымпроводникамиилирадиус t экранного проводника. В связанных ЗС оба проводника импедансные, адля обеспечения максимальной связи их конфигурации являются, как правило,зеркальными отображениями друг друга, развёрнутыми на 1800 .Как и в случае быстрых волн в волноводах, зависимость всех компонентполя замедленной волны от продольной координатыв направлении227распространения и временимножителем e jt  jz характеризуется так называемым волновым, где– угловая частота,действительная часть которойчасть,называется фазовой постоянной, а мнимая– постоянной затухания:Re    0 где– комплексная величина,,  0  Im vp- фазовая скорость замедленной волны.

Отношение скорости светафазовой скоростикназывается замедлением. cvpkБлагодаря концентрации поля около поверхности импедансного проводникаэлектромагнитная волна распространяется вдоль ЗС без излучения даже вотсутствии второго, экранного проводника. При этом к концентрации энергии впоперечномнаправлениидобавляетсяпропорциональнаязамедлениюконцентрация в продольном направлении.Таккакфазоваязамедления  и частотыпостояннаяпропорциональнапроизведению, то можно получить одно и то же распределениеэнергии при разных размерах отрезка ЗС и разных частотах.Как правило, замедленные волны являются гибридными, т.е. представленысуммой двух волн, E- и H-типа с одинаковой фазовой скоростью, но разнойзависимостьюраспределениемотполейэлектрического поляполяграничныхвусловий,поперечномчтосопровождаетсянаправлении.Приэтомразнымэнергиясосредоточена в основном в волне E–типа, а магнитного- в волне H–типа:228Wee Wmm  e  mWm We2В качестве замедляющих систем антенн применяются периодические структуры(ПС) различных типов.

Для теоретического изучения объектов используютсяидеализированныемоделибесконечныхПС.На практике применяютсяограниченные участки ПС, которые условно также называются периодическимиструктурами. По числу независимых направлений переноса ПС различаютодномерно, двумерно и трёхмерно периодические структуры — ОПС, ДПС и ТПСрис.160, рис.161 и рис.162.Рис.160. Одномерно периодические структуры с различными типамидисперсионных характеристик: 1 — «широкая гребёнка» в волноводе снормальной положительной дисперсией; 2 — диафрагмированныйпрямоугольный волновод с отрицательной дисперсией; 3 — «меандр» вволноводе с участками аномальной и нормальной положительной дисперсии; n —коэффициент замедления; l — длина волны.229Рис.161.

Одномерные периодические структурыРис.162. Двумерно (а) и трёхмерно (б) периодические структуры: d1, d2, d3 —периоды структур.230Регулярные ЗС применяются в основном в антеннах из-за невозможностибольших замедлений волн при малых потерях энергии. Наиболее часто напрактике применяются периодические ЗС, в которых замедление обусловленопереизлучением поля на периодически (с периодом d) расположенныхпрепятствиях или искажениях формы боковой поверхности (перегородки,диафрагмы, гофрировка и т. п.). При этом амплитуда волны А(z) в соответствии стеоремойФлокеиспытываетпериодическуюпространствмодуляцию.Разложение периодической функции А(z) в ряд Фурье позволяет представить этоэлектромагнитное поле в виде бесконечного набора пространств гармоник:Az e j t kz  A en  zj  t  vnnбегущих с различными фазовыми скоростями vn k,2p.dЗC может быть выполнена в виде поверхности S диэлектрика. Тогда коэффициентзамедления такой системы определяется по формуле [141]:k 2h2 2 1   1    12 hгде k 2, 2 0,- толщина поверхностного слоя в металле, ω - частотаволны, μo - магнитная проницаемость металла, σ - удельная проводимостьметалла.Для ребристой замедляющей системы [142] - рис.163: S  b  2h    1  tg  S2В системе, показанной на рис.94, должны быть выполнены условия S<<λ, h<0,25λ.231Рис.163.Ребристая замедляющая структура.Одним из возможных способов коррекции углочастотных зависимостейантенн, содержащих гребенчатые структуры, с целью добиться их частотнойинвариантности является усложнение структуры периода за счет введения вгребенку дополнительных канавок и уровней вложенности, использованиемногослойных и неэквидистантных гребенок.Антеннычувствительнынаквнутрипериоднойосноветипугребенчатыхполяризацииконфигурацииструктур,какпринимаемойодномернойправило,волны.гребенки,весьмаУсложнениеприменениедвухмерно-периодических структур с коммутацией волновых потоков можетобеспечить требуемые степени свободы по управлению поляризационнымихарактеристикамидифракционныхантенн.Актуальнымприложениемгребенчатых структур является их использование в качестве рефлекторазеркальных антенн, что позволяет уменьшить высоту подвеса облучателя иминимизировать габариты антенны.Антеннапостроенанавытекающей волны на основе открытой линии может бытьосновепланарногодиэлектрическоговолновода(ПДВ),экранированного периодической гребенкой.

При усложнении внутрипериодной232конфигурации гребенчатой структуры (ГС) путем введения на периодедополнительных канавок прямоугольного профиля с совпадающими на одномуровне плоскостями раскрыва можно расширить чувствительность антенны кугловым, частотным и поляризационным параметрам волны. Также возможноразмещение в разных (двух, трех) несовпадающих уровнях относительноплоскости раскрыва гребенки (двухуровневая ГС).При разработке низкопрофильного антенного модуля спутниковой связисантиметрового диапазона волн с электронно-механическим формированиемдиаграммы направленности, предназначенного для работы на подвижныхобъектах, целесообразно также применять гребенчатую замедляющую структурус переменным профилем и различной высотой гребней.

В настоящей работепроведено моделирование ЗC. Фрагмент ГС представлен на рис.164.Рис.164. Фрагмент замедляющей структуры.Поверхностная волна в ЗС возбуждается с помощью волноводного делителя врежиме передачи и коаксиального возбудителя в режиме приема. Фотографияволноводного делителя приведена на рис.165.233Рис.165. Волноводный делитель, возбуждающий ГС.Нарис.170приведенараспределительнаясистема,состоящаяизволноводного возбудителя и ГС.Рис.170.

Распределительная система низкопрофильного антенного модуляспутниковой связи сантиметрового диапазона волн с электронно-механическимформированием диаграммы направленностиВ распределительной системе на волноводных тройниках реализованонеравномерное деление мощности для получения спадающего к краямамплитудного распределения. Между волноводным делителемГС установленступенчатый переход для согласования.

Такие же ступенчатые переходыприменены на этажах схемы деления мощности для уменьшения ее габаритныхразмеров.Передатчиксоединенсраспределительнойсистемойспомощьюстандартного гибкого волновода рис.171. Для соединения приемника сраспределительной системой используется стандартный коаксиальный кабель.234Рис.171.

Волновод.Для реализации механического сканирования в конструкции предусмотреновращающееся сочленение.Рис.172.Управление положением элементов поляризационного фильтра спомощью ремней.Элементымассогабаритныесовременныераспределительнойсистемыхарактеристики.Поэтомутехнологиипроизводства,должныиметьхорошиецелесообразнорассмотретьпозволяющиеизготовить235распределительную систему низкопрофильного антенного модуля спутниковойсвязи сантиметрового диапазона волн с минимальной массой.С использованием технологии гальванопластики изготовлена антеннаярешетка с широкоугольным механическим сканированием.

Модель антеннойрешетки показана на рис.173.Рис.173. Модель низкопрофильного антенного модуля спутниковой связисантиметрового диапазона волн с широкоугольным механическимсканированием.4.5 Выводы по главе 4Таким образом, в четвертой главе представлены варианты построенияантенныхрешетокрадиолокационныхителекоммуникационныхсистем.Определены характеристики направленности и частотные характеристики.Приведены результаты разработки и фотографии опытных образцов антеннспутникового телевидения и низкопрофильного антенного модуля спутниковойсвязи сантиметрового диапазона волн с широкоугольным механическимсканированием.236ЗАКЛЮЧЕНИЕВ диссертационной работе изложены технические решения для бортовыхантенных систем, внедрение которых позволяет расширить сектор обзорарабочую полосу, повысить энергетический потенциал и помехозащищенностьбортовой РЛС.В работе получены следующие результаты:1.

Характеристики

Список файлов диссертации