Введение к работе
Актуальность тени. Развитиа техники антенных решеток (АР) определяет возрастающий интерес к резонаторночдолевым излучателям (РЩИ) как элементам АР. Это обусловлено, в первую очередь, конструктивными особенностями таких антенн: малой высотой,, новыступащай поверхностью, не ухудшающей авродинамических свойств объекта, на котором они установлены, хорошей технологичностью. В диссертационной работе исследуются РЩИ, возбуждаемые несимметричной и високодобротной полосковнми линиями в случав, когда плоскость диэлектрической подложки перпендикулярна плоскосте щели, а такжз РЩИ, возбуждаемые коаксиалыю-полосковым переходом. Такие способы возбуждения резонатора позволяют разместить питающую полосковую или коаксиальную линию в торце резонатора и получить более компактную конструкцию иэлучвтеля, что особенно вашга при использовании РЩИ в составе АР, для которых область однолучввого скагапзования зависит от периода расположения элементов в рошеткэ. В диссертациоішой работе также исследуются РЩИ с полосковым возбуждением круговой поляризации. В целях разработки компактной конструкции, излучателя, поляризатор, который осуществляет возбуждение в волноводе двух ортогональных поляризаций с необходимым сдвигом фаз, может находиться близко от апертуры антенны и достаточно сильно взаимодействовать с излучающей апертурой, как по основным модам, так и по высшим. Поэтому адекватная математическая модель подобного излучателя должна обязательно включать в себя учет влияния поляризатора на характеристики излучателя. Актуальность численного моделирования излучателей ФАР определяется сложностью експериментального исследования решеток из-за необходимости учета взаимного влияния мезду елементами, что требует сопдания большого фрагмента решетки. Особенностью данной работы является анализ всех конструкций РЩИ с единых методических полиций, основашшх на альтернативных представлениях функции Грина при составлении интегральных уравнений относительно эквивалентных токов. Достоинство такого подхода заключается в упрощении постановки граничшх условий на поверхности раздела двух сред, в позмсености аналитического вычисления возникающие интегралов к в простоте получаемых формул, что умонылаот вероятность ошиО'.ж при создании алгоритмов и программ. Разработанные
-4-алгоритмы и программы позволяют внолизировать разнообразные конструкции как резонаторно-щелевых излучателей, так и коаксиально-волноводных и полосково-волноводных переходов.
Цель работы. Разработка математических моделей резонаторно-щелевых излучателей, возбуждаемых полосковими линиями и коаксиально-полосковым переходом. Создание на их основе пакета прикладных программ для проектирования указанных устройств.
Методы исследования. Математические модели разработаны на электродинамическом уровне на основе метода интегральных уравнений, к которым сводятся граничные задачи, возникающие при удовлетворении граничных условий для тангенциальных компонент магнитного полк на отверстиях и влектрического поля на вибраторах или полосковых проводниках. Это позволяет иметь общий подход к решению внутренней и внешней задачи,' естественным образом учитывать влияние на импедаясные характеристики исследуемых излучателей диэлектрического укрытия решетки, диэлектрических вкладышей в резонаторах, взаимного влияния элементов решетки и получить адекватные математические модели РЩИ. Полученные системы интегральных уравнений решаются методом Галеркина. Для расчета полей применяются альтернативные представления—функции Грина_ в резонаторе, что позволяет выбирать в каадом конкретном случае наиболее . адекватный вид функции Грина и получить окончательные формулы в наиболее -ярестом для численных расчетов виде.
Обоснованность научных положений и . достоверность результатов. Для разработки математических моделей использованы апробированные /методы решения электродинамических задач. Достоверность полученных результатов и . алгоритмов подтверждается проверкой с помощью тестов . и сравнением с результатами других работ и результатами экспериментов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Разработаны строгие электродинамические модели резонаторно-щелевых излучателей, возбуждаемых коаксиально-полосковым переходом. Показано, что учет торцевого тока в таком переходе оказывает существенное влияние на характеристики устройства.
-
Разработаны методы расчета резонаторно-щелевых излучателей, возОувдаемых несимметричной и Еысокодобротной полосковими линиями в случае, когда диэлектрическая , подложка перпендикулярна плоскости излучающей щрли. .
-
Разработана строгая электродинамическая модель рсгоинторнэ-
-5--щелевого излучателя о полосковым вэпбуадонпйм круговой поляризации, с учетом влияния поляризагора на имподансныэ и поляризационные характеристики излучателя.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в созданных алгоритмах и прикладных програімах для расчета резонэторно-щолевых излучателей АР с ковксиально-полосковым и полосковым возбундошгам, а также коаксиально-волноводных и пмосково-золяоводшх переходов, предназначенных для езтомсткзировоннбго проектирования волноводных устройств.
Бнедрєізте. Рвзльтаты диссертационной работы внедрены в ІШ Приборостроения г.Жуковский и ОКБ МЭИ г.Москва, о чем имеются 2 акта о внодронин.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 2 печатных работах и 2 работы находятся в почати.
Обгеи работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 90 страниц машинописного текста, 70 страниц рисунков, 14 страниц приложения. Список литературы включает 52 наименования на б страницах.
Основные положения выносимые на защиту:
-
Математическая модель и алгоритм расчета резонаторно-щелево-го излучателя, возбуждаемого коаксиалыю-полосковым переходом.
-
Математические модели и алгоритмы расчета резонаторно- щелевых излучателей с возбуждением несимметричной и высокодобротной полосковыгли линиями.
-
Математическая модель и алгоритм расчета резонаторно-щелево-го излучателя с полосковым вобуадением круговой поляризации,позволяющая рассматривать различные виды поляризаторов и учитывать влияние полоскового поляризатора на характеристики излучателя.
4. Пакет' прикладных программ, реализующих алгоритмы расчета
устройств, описанных в п.1,2,3.