Енергетичні характеристики крупноапертурних антен-випрямлячів при неспіввісному розміщенні передавальної та приймальної апертур у зоні Френеля - Автореферат

Параметри ректени суттево впливають на ефективнисть систем БПЕ, яку прийнято оцінювати результувальним ККД ( - ККД перехоплення енергії мікрохвильового променя апертурою ректени; - ККД випрямлення ректени; - ККД збору потужності постійного струму), питомою поверхневою потужністю Ps (потужність постійного струму, що знімається з одиниці площі апертури ректени) і рівнем побічного випромінювання ?. Сучасний етап розвитку теорії і техніки крупноапертурних ректен характеризується розширенням їх досліджень в міліметровому діапазоні хвиль (ММДХ) з метою створення систем БПЕ для підживлення енергією висотних платформ і космічних апаратів. В області теорії: синтез амплітудного розподілу (АР) поля по апертурі ректени, при якому досягається максимум ??, як добутку парціальних ККД перехоплення, випрямлення і збору; створення методів аналізу ректен, які враховують вплив на їх параметри неспіввісність апертур системи БПЕ і особливостей випрямлячів міліметрового діапазону на діодах Шотткі. Дослідження за темою дисертації повязані з планом держбюджетних НДР, що фінансуються Міністерством освіти і науки України: №116-1 «Розвиток теорії електродинамічних структур з розподіленими нелінійними елементами та її використання для пошуку шляхів створення безпроводових систем передачі енергії міліметрового діапазону хвиль» №Державної реєстрації 0100U001345, №154-1 «Фундаментальні дослідження мікрохвильових інтегрованих антен в інтересах створення ефективних інформаційних і енергетичних РЕЗ», а також госпдоговірної НДР за контрактом №03-31 «Дослідження параметрів ЕМС проводових антен систем абонентського доступу». Предмет дослідження - моделі крупноапертурних антен-випрямлячів, що враховують: неспіввісне розміщення передавальної і приймальної апертур у системах БПЕ мікрохвильовим променем, а також вплив паразитних елементів корпусу й опору втрат діодів Шотткі; спосіб досягнення максимального результувального ККД у системах БПЕ.У вступі обґрунтована актуальність теми досліджень, вказується звязок роботи з науковими програмами і темами, визначені мета і задачі досліджень, вказується обєкт, предмет і методи досліджень, викладені наукова новизна і практичне значення отриманих результатів, особистий внесок автора в роботи, виконані в співавторстві, апробація результатів дисертації та відомості про публікації за темою дисертації. У першому розділі, що носить оглядово-концептуальний характер, показано, що в найближчій перспективі основна увага буде приділена розвитку систем БПЕ як засобів космічної енергетики, що дозволяють здійснити в міліметровому діапазоні хвиль (ММДХ) підживлення групи космічних апаратів (КА) (на борті яких встановлені антени-випрямлячі) від енергосупутника, що утилізує енергію сонця і випромінює в напрямку КА мікрохвильовий промінь. Як показав огляд опублікованих робіт, дослідження ПВЕ ректенн ММДХ знаходяться на початковому етапі, тому що схемотехніка ПВЕ розвинута недостатньо, а їхній розрахунок провадиться за наближеними, слабко обґрунтованими моделями.Розглядові крупноапертурних ректен передували дослідження ПВЕ на діодах Шотткі (методом еквівалентних схем) як чарунок періодичних антен з нелінійними елементами. Максимум ККД випрямлення діода Шотткі досягається в тому випадку, коли вхідне коло випрямляча настроєне у резонанс і характеризується еквівалентним активним опором Rвх (клеми а-а/ на рис. У загальному випадку величина Rвх залежить від рівня вхідного впливу і значення Rн, тому що динамічна нелінійна ємність C(u) діоду й опір Rн є елементами вхідного кола. Для однозначного визначення резонансних розмірів випромінюючої структури на попередніх етапах проектування запропоновано ввести два наближення: нелінійна ємність діоду замінюється ємністю переходу при нульовому збудженні (), тобто (справедливість цього припущення підтверджується експериментальними даними); усереднений опір діоду на першій гармоніці R(f1) набагато більший опору втрат діоду RП (підтверджено числовими дослідженнями, проведеними у роботі). Визначивши при відомих параметрах діоду значення Rвх, при якому реалізується максимальний ККД випрямлення, можна знайти значення Za, при якому вхідне коло випрямляча буде настроєне у резонанс.У результаті дисертаційних досліджень вирішено наукову задачу удосконалення методів аналізу крупноапертурних ректен у зоні Френеля, що дозволяють, у порівнянні з раніше відомими, провести достовірні розрахунки їхніх енергетичних характеристик у НВЧ - ВВЧ діапазонах частот при неспіввісному розміщенні щодо передавальної апертури. Запропоновано наближену модель чарунки періодичності (ПВЕ) крупноапертурних ректен, що враховує вплив паразитних елементів корпусу й опір втрат діодів Шотткі. У результаті проведеного дослідження уперше виявлено, що структури типу «колінеарні проводи» і «сітка», на відміну від вібраторних і квадрупольних решіток, не дозволяють реалізовувати максимальний ККД випрямлення, тому що вхідні опори цих випромінювачів у точках установки діодів у 3-4 рази менші, ніж необхідні для реалізації передачі максима

Основний зміст роботи