Введение к работе
Актуальность проблемы. Актуальным направлением математического моделирования является исследование моделей волноводных"; систем, использующих строгий электродинамический подход. Для волноводной электродинамики метод математического моделирования основан на строгой постановке краевых задач для системы уравнений Максвелла с учетом граничных условий и условий излучения на бесконечности. Наиболее распространенные модели строятся на основе изучения установившихся волновых процессов. ' ,.
В этом отношении совершенно особую роль играют модели для волноводов прямоугольного сечения, поскольку именно такие волноводы систематически используются в проектировании отдельных волноводных узлов сверхвысоких частот ( СВЧ ).
В целом ряде радиотехнических систем СВЧ диапазона необходимы устройства, позволяющие делить, мощность источника в определенном соотношении на несколько каналов или суммировать ее в общей нагрузке. Подобные функции выполняют многоканальные системы возбуждения ФАР, формирующие требуемое амплитудно - фазовое распределение поля в раскрыве антенны, а также устройства суммирования мощностей нескольких источников. Широкое применение находят делители мощности в радиолокационных системах и других радиотехнических устройствах.
К устройствам деления СВЧ А. мощности предъявляются жсткие. требования, такие, как обеспечение определенного распределения амплитуд и фаз сигналов на N выходах ( или входах)- в заданном диапазоне частот, согласование оощего входа делителя или N входов сумматора в рабочем диапазоне частот, обеспечение развязки выходов ( или входов) в полосе частот для уменьшения взаимного влияния каналов, высокий КПД системы , простота, малые габариты, высокая надежность конструкции и т. д.
Вследствии того, что экспериментальные исследования и настройка таких систем представляют собой определенные технические трудности, большое значение приобретают теоретические
г-
исследования подобных систем.
Поэтому, несмотря на большое число работ, посвященных исследованиям электродинамических свойств излучающих систем, а
- 4 -также в связи с тем, что выдвигаемые на практике все более высокие требования к техническим характеристикам радиосистем позволяют считать разработки по этому направлению электродинамики не завершенными, остается актуальной разработка математических моделей для волноводных делителей мощности и решения на их основе задач проектирования волноводных систем СВЧ.
Математическое моделирование делителей мощности на основе прямоугольных волноводов должно быть основано на математических методах достаточно точного расчета электродинамических характеристик волноводов, поскольку выбор геометрических параметров, обеспечивающих малые потери энергии, не может быть сделан на основе грубых приближений.
Разработка таких методов встречается с рядом математических трудностей. Рассматриваемая областьчасто имеет сложную форму, включающую в себя нерегулярность, в частности, в виде рупорных переходов. В связи е этим прямое применение аналитических методов невозможно. Шэтому создание новых численных методов для решения данного круга задач является актуальным..
Цель работы . Разработка и обоснование эффективного проекционного численного метода математического моделирования волноводных делителей мощности на основе прямоугольных волноводов; разработка алгоритма и комплекса программ расчета геометрических и электродинамических характеристик волноводного делителя мощности; на основе численных результатов рассмотрение вопроса проектирования делителя мощности.
Научная новизна. В работе для нового класса волноводных устройств разработана математическая модель, разработан эффективный численный алгоритм расчета характеристик делителя мощности, проведено математическое моделирование характеристик.
Практическая ценность. Результаты диссертации могут быть использованы для моделирования при разработке и проектировании <#олноеодных трактов, включающих делители мощности.
Публикации. По теме диссертации опубликованы три работы 1-3.
Апробация работа Результаты диссертации докладывались на:
научной конференции молодых ученых факультета ВмиК МГУ,1987 г;
научном семинаре лаб-и "Радиофизики" ИЭ и А АН РУз,1988-91 гг;
научном семинаре кафедры " ЭВМ и П " ТашГУ, 1991-92 гг.;
научном семинаре лаборатории " Математического моделирования " под рук. проф. Абуталиеьа Ф. Б., НИИ "Кибернетика" АН РУз; 1992 г;
"Городском семинаре по вопросам прикладной математики" в Политехническом инст-те под рук. академика Кабулова В. К , 1992 г.;
научном семинаре кафедры " Вычислительной математики о ТашГУ,1992 г;
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
трех глав, приложения, заключения и списка литературы из 61 наз-^-1
ваний. Объем диссертации страниц машинописи.