ГлавнаяКарта сайтаНапишите намПоиск по сайту
EDS-Soft
ElectroDynamic Systems Software ScientificTM
Antenna Systems ResearchTM



Antenna Array


Дальняя зона антенны

Зона, расположенная на расстоянии более ста длин волны, на которой работает антенна.

(из «Словаря терминов» нашего сайта)






Владимир Сергеевич Филиппов, профессор кафедры радиофизики, антенн и микроволновой техники МАИ (г. Москва), доктор технических наук.


Алексей Андреевич Сапожников, доцент кафедры радиофизики, антенн и микроволновой техники МАИ (г. Москва), кандидат технических наук.
Является одним из основателей и руководителей компании «Автономные энергосистемы».
1/ 2все страницы

Характеристики бесконечных и конечных АР печатных вибраторных излучателей



Опубликовано: 31.01.2006
Оригинал: Изв. вузов MB и ССО СССР. Радиоэлектроника (Москва), 1986, №2, с.63...68
© В. С. Филиппов, А. А. Сапожников, 1986. Все права защищены.
© EDS–Soft, 2006. Все права защищены.


Исследуемый излучатель представляет собой тонкую металлическую пластинку, расположенную на одной стороне диэлектрической подложки с диэлектрической проницаемостью ε и толщиной z0. Противоположная сторона подложки металлизирована. Характеристики излучателей в бесконечной решетке рассматриваются в режиме возбуждения, при котором напряжение в зазоре вибратора постоянно по абсолютной величине и характеризуется линейно меняющейся фазой от излучателя к излучателю
(1)

где ; .

В приведенных формулах , — углы сферической системы координат, определяющие направление фазирования, (, ) — координаты центров излучателей в декартовой системе координат, ось ОХ которой ориентирована параллельно продольной оси вибраторов, а ось OZ — перпендикулярна плоскости решетки.

Возбуждение (1) позволяет рассматривать излучение элемента решетки как возбуждение электромагнитного поля в пространственном волноводе — канале Флоке [1]. Для анализа поля в пространственном волноводе используются известные соотношения

(2)

где , и u — векторный и скалярный потенциалы.

Интегральное уравнение задачи получено из граничного условия для касательной составляющей электрического поля на поверхности идеально проводящего излучателя

(3)

где — стороннее электрическое поле, равное нулю всюду, за исключением области зазора между плечами вибратора, где оно принимает известное значение , равное отношению возбуждающего напряжения к ширине зазора. Интегрирование граничного условия (3) с учетом (2) дает

(4)

где С — постоянная интегрирования, a t = x, y.

Электродинамические потенциалы представляются в виде разложения по плоским волнам [2], а учет граничных условий для нормальных составляющих тока на кромках вибратора и уравнения непрерывности позволяет перейти от поверхностной плотности тока к поверхностной плотности заряда. Рассматривая волну потенциала в виде суперпозиции волн, связанных с H- и E-волнами пространственного волновода, учитываются границы раздела между диэлектрическими слоями. При этом выражение (4) сводится к интегральному уравнению вида

которое получено в предположении равномерного распределения продольной составляющей заряда , вдоль оси у. Как показали численные эксперименты, учет особенности указанной составляющей заряда на кромке узкого вибратора не приводит к заметным изменениям получаемых результатов.

Для решения полученного уравнения был использован метод моментов, преобразующий интегральное уравнение в систему линейных алгебраических уравнений. Для этого искомая функция представлена в виде

где — базисная функция; — неизвестный коэффициент. В качестве базисных функций используются собственные функции области, занимаемой металлической пластинкой (для узкого прямоугольного вибратора — набор тригонометрических функций одной координаты).

Используя базисные функции в качестве весовых функций, получаем следующую систему линейных алгебраических уравнений:

где

Решая полученную систему уравнений, можно найти распределение заряда по металлическому вибратору, через которое находятся все интегральные характеристики излучателя в решетке: парциальная диаграмма направленности, входное сопротивление и другие.

Численные эксперименты проводились при следующих параметрах решетки и излучателя (здесь и далее размеры нормированы к длине волны): шаги решетки = = 0,6; ширина вибратора b = 0,035; = 0,175; = 2,5; = = 0°. Предполагалось наличие диэлектрического покрытия толщиной с диэлектрической проницаемостью .

Рис.1

На рис. 1,а приведены зависимости активной и реактивной составляющих входного сопротивления печатного вибратора в бесконечной решетке от его длины. Параметром является диэлектрическая проницаемость подложки , равная: 1,5 (кривая 1); 2,0 (кривая 2) и 2,5 (кривая 3). При увеличении происходит уменьшение резонансных размеров вибратора, однако при этом сужается рабочая полоса частот. При уменьшении ширины печатного вибратора b наблюдается увеличение активной составляющей входного сопротивления в области второго резонанса и заметное сужение полосы частот. На рис. 1,б b имеет значения: 0,035 (кривая 1); 0,055 (кривая 2) и 0,075 (кривая 3). Можно также отметить некоторое смещение резонансной длины в сторону больших значений длины вибратора. Аналогичное поведение резонансной длины наблюдается при изменении высоты расположения вибратора над экраном. На рис. 1,в имеет значения: 0,150 (кривая 1); 0,175 (кривая 2) и 0,2 (кривая 3).

Входное сопротивление вибраторного излучателя в решетке существенно зависит от шага периодической структуры, что является следствием взаимодействия излучателей в ФАР. На рис. 2,а и б представлены зависимости входного сопротивления печатного вибратора шириной b = 0,075 при изменении шага решетки и соответственно в Е- и H-плоскостях. Кривые на рис. 2, а соответствуют значениям: 1 — = 0,7; 2 — = 0,8 и 3 — = 0,9, а на рис. 2,б = 0,6 (кривая 1); 0,65 (кривая 2) и 0,7 (кривая 3).

Рис.2


1/ 2все страницы

Использованная литература

1. Амитей Н., Галиндо В., By Ч. Теория и анализ фазированных антенных решеток.— М. : Мир, 1974.— 455с.
2. Марков Г.Т. Антенны.—- М.–Л.: Госэнергоиздат, 1960.— 535с.
3. Филиппов В.С., Шатохин Б.В. Характеристики прямоугольных печатных излучателей в плоских ФАР.— Межвуз. сб. научн. тр. Машинное проектирование устройств и систем СВЧ.— М.: МИРЭА, 1981, с.58...77.
4. Филиппов В.С. Краевые волны в конечных антенных решетках.— Изв. вузов MB и ССО СССР. Радиоэлектроника, 1985, т.28, № 2, с.61...67.

Статьи за 2006 год

Все статьи

GuidesArray Circular 0.1.4

GuidesArray Circular™ осуществляет электродинамическое моделирование плоских фазированных антенных решеток круглых волноводов с помощью метода моментов.


Подписка



Изменение параметров подписки


 




 
 
EDS-Soft

© 2002-2019 | EDS-Soft
Контакты | Правовая информация | Поиск | Карта сайта

© дизайн сайта | Андрей Азаров