Квазiоптичні інтегральні дiаграмоутворюючі схеми багатопроменевих антен діапазону міліметрових хвиль - Автореферат

бесплатно 0
4.5 190
Аналіз та параметричний синтез діаграмоутворюючих схем квазіоптичного типу для багатопроменевих антен радіолокаційних систем. Просторова дисперсія основної і найближчих вищих типів власних хвиль решітки, поведінка коефіцієнтів перетворення хвиль.

Скачать работу Скачать уникальную работу

Чтобы скачать работу, Вы должны пройти проверку:


Аннотация к работе
Широке коло задач, які висуваються наукою і технікою, перед розробниками радіосистем, приводить до необхідності створення антен різного призначення з різноманітними заданими характеристиками. Ця обставина визначає великі потенційні можливості практичного використання БА в радіотехнічних комплексах різного призначення: в системах виділення некоординатної інформації з електромагнітних коливань (розпізнавання образів), в системах радіобачення, призначених для візуалізації радіосцени, в системах швидкісного бездротового доступу до Інтернету, в мобільних радарах різного призначення, в системах супутникового звязку і мовлення і т.ін. Подальший розвиток теорії і техніки ДУС БА діапазону міліметрових хвиль викликав появу концепцій побудови, які могли бути реалізовані в рамках сучасних інтегральних технологій. Однак, опубліковані результати теоретичних і експериментальних досліджень не мають систематичного характеру, а використані методи аналізу і алгоритми на їх основі недостатньо універсальні і ефективні для використання в системах автоматизованого проектування інтегральних ДУС. Наведені в дисертації результати досліджень отримано в процесі проведення науково-дослідної роботи, яку було фінансовано Міністерством освіти і науки України (№ ДР 0103U000108, тема: “Дослідження алгоритмів просторово - часової обробки радіолокаційних сигналів в умовах комплексних завад”) , а також у пошукових роботах, що були направлені на розробку перспективної радіолокаційної станції на казенному підприємстві «Науково-виробничий комплекс «Іскра»» у м.В припущенні того, що для випадку вузьких металевих смужок амплітуди струмів, які протікають в повздовжньому напрямку смужки, набагато перевищують амплітуди поперечних струмів, одержане наближене дисперсійне рівняння решітки: , (1) де Z/W - нормований поверхневий імпеданс звязаних металевих смужок. У випадку відсутності втрат в смужках Z має чисто уявний характер, , , , - стала поширення власних хвиль пластини, - стала поширення власних хвиль решітки, коефіцієнт перетворення хвиль Н1 в Е2, , l - довжина хвилі. Сформульовано умови відсічки вищих типів хвиль (НЕ12 и ЕН21), які отримано із дисперсійного рівняння (1): Для всіх виконуються умови режиму основної хвилі решітки з хвилею НЕ11. В третьому розділі розвязана ключова задача про падіння поверхневої H1-хвилі, яка поширюється в екранованій діелектричній пластині, на напівнескінченну решітку з вузьких металевих смужок, симетрично і періодично розташовану на протилежних боках пластини. З виразу (2) випливає, що функція G(a) може мати нулі і полюси на дійсній вісі, які відповідають кореням характеристичного рівняння решітки і пластини.Внаслідок дисертаційних досліджень вирішено актуальну науково-прикладну задачу подальшого розвитку теорії інтегральних багатопроменевих антен квазіоптичного типу діапазону міліметрових хвиль, яка складається з вирішення крайових електродинамічних задач для ключової модельної структури у вигляді решітки тонких металевих смужок, що нанесено на обидві сторони екранованої діелектричної пластини: задачі про власні хвилі і задачі про дифракцію Н1 - хвилі діелектричної пластини на решітці. Вперше сформульовано в строгій електродинамічній постановці і вирішено чисельно-аналітичним шляхом в наближенні того, що металеві смужки вузькі, задачу про власні хвилі нескінченної метало-діелектричної решітки. Вперше сформульовано в строгій електродинамічній постановці у вигляді інтегрального рівняння і вирішено аналітичним методом Вінера-Хопфа задачу про дифракцію плоскої поверхневої Н1 хвилі діелектричної пластини на напівнескінченній решітці вузьких металевих смужок. Розроблено наближені математичні моделі елементів ДУС БА на основі аналізу дисперсійних і дифракційних властивостей решіток ДЩХ (ділянки звязаних ліній передачі на феноменологічному рівні, ділянки фіксованих фазозсувачів, випромінення з решітки звязаних ліній передачі, модель всієї інтегральної ДУС БА квазіоптичного типу в цілому). Досліджено умови «прозорості» решіток за певних сполучень геометричних і електрофізичних параметрів і подано рекомендації щодо використання цих умов.

План
Основний зміст роботи

Вывод
Внаслідок дисертаційних досліджень вирішено актуальну науково-прикладну задачу подальшого розвитку теорії інтегральних багатопроменевих антен квазіоптичного типу діапазону міліметрових хвиль, яка складається з вирішення крайових електродинамічних задач для ключової модельної структури у вигляді решітки тонких металевих смужок, що нанесено на обидві сторони екранованої діелектричної пластини: задачі про власні хвилі і задачі про дифракцію Н1 - хвилі діелектричної пластини на решітці. В подальшому на основі отриманих результатів розроблені наближені математичні моделі елементів ДУС БА, алгоритм і програмні засоби для параметричного синтезу ДУС і БА в цілому на рівні інтегральної топології.

Основні результати, отримані в дисертації, полягають у наступному.

Вперше сформульовано в строгій електродинамічній постановці і вирішено чисельно-аналітичним шляхом в наближенні того, що металеві смужки вузькі, задачу про власні хвилі нескінченної метало-діелектричної решітки. Визначено умови, при яких в решітці поширюється тільки основна хвиля. Вперше сформульовано в строгій електродинамічній постановці у вигляді інтегрального рівняння і вирішено аналітичним методом Вінера-Хопфа задачу про дифракцію плоскої поверхневої Н1 хвилі діелектричної пластини на напівнескінченній решітці вузьких металевих смужок.

Розроблено наближені математичні моделі елементів ДУС БА на основі аналізу дисперсійних і дифракційних властивостей решіток ДЩХ (ділянки звязаних ліній передачі на феноменологічному рівні, ділянки фіксованих фазозсувачів, випромінення з решітки звязаних ліній передачі, модель всієї інтегральної ДУС БА квазіоптичного типу в цілому). Здійснено синтез поліфокальних лінз і отримано рівняння профілів їх коефіцієнтів заломлення.

Досліджено ефекти, що виникають при поширенні хвиль в решітках ДЩХ і у квазіоптичних елементах, які побудовано на їх основі. Досліджено особливості появи аномалій Вуда в таких решітках і сформульовано рекомендації щодо їх ослаблення. Досліджено умови «прозорості» решіток за певних сполучень геометричних і електрофізичних параметрів і подано рекомендації щодо використання цих умов.

Вперше запропоновано структуру ДУС БА на звязаних лініях передачі, яка інваріантна до типу лінії, і побудовано алгоритм функціонування ДУС БА квазіоптичного типу. Розроблено рекомендації для проектування квазіоптичних інтегральних ДУС БА. Розроблено алгоритми і програмні засоби для аналізу нескінченних решіток і діелектричної пластини, яка навантажена на напівнескінченну смужкову решітку.

Сформульовано вектор показників якості ДУС, який містить в собі величину, зворотню до смуги робочих частот, сектор огляду, теплові і дифракційні втрати, частотну чутливість кутового положення променів БА, відносну зміну КСД по діапазону робочих частот. Вектор ПЯ сформований таким чином, щоб при зростанні якості відповідний елемент вектора зменшувався. Розроблено алгоритм і програмні засоби для параметричного синтезу інтегральної ДУС в цілому. Проведено оптимізацію і синтез структури ДУС на топологічному рівні. Здійснено натурні випробування макета ДУС і інтегральної БА разом на частотах 32…39 ГГЦ. Аналітичні і чисельні результати дослідження властивостей ДУС порівнювались з результатами натурних випробувань макета і даними інших авторів. Порівняння підтвердило правильність основних принципів побудови ДУС і довело можливість їх використання у створенні наскрізної компютерної технології проектування інтегральних ДУС БА квазіоптичного типу діапазону міліметрових хвиль. Результати дисертації впроваджено в науково-дослідних і пошукових роботах на підприємствах, а також застосовано в навчальному процесі, що засвідчується відповідними актами про впровадження.

Перелік праць, опублікованих за темою дисертації

1. Банков С.Е. Дифракция Н1-волны на металлодиэлектрических решетках /С.Е. Банков, Т.И. Бугрова, И.В. Левченко: тезисы докладов всесоюзного научного семинара [«Математическое моделирование и приложение явлений дифракции»], (Москва, 24 - 25 мая 1991 г.) / М-во образования СССР- Московский государственный университет - М.: МГУ, 1990. - С. 107 - 109.

2. Банков С.Е. Собственные волны планарной метало -диэлектрической решетки [текст] / С.Е. Банков, Т.И. Бугрова // Радиотехника и электроника. - М.: Наука, 1993. - Т. 38. - № 1. - С. 73 - 80.

3. Bankov S.E. Analysis of Millimeter-Wave Integrated Beam-Forming Network for Quasioptical Multibeam Antennas [текст] / S.E.Bankov, T.I. Bugrova // Microwave and Optical Technology Letters. - New York: John Wiley & Sons, Inc., 1993. -Vol. 6. - № 13. - P. 782 -786.

4. Банков С.Е. Диаграммообразующая схема многолучевой антенны КВЧ диапазона [текст] / С.Е. Банков, Т.И. Бугрова // Радиотехника. - Москва, 1994. - № 4 - 5. - С. 105 - 108.

5. Бугрова Т.И. Моделирование диаграммообразующей схемы многолучевой антенны квазиоптического типа [текст] / Т.И.Бугрова // Радіоелектроніка, інформатика, управління .- Запоріжжя: ЗНТУ, 1999. - № 1. - С. 5-8.

6. Бугрова Т.И. Возбуждение решеток диэлектрических щелевых волноводов плоской поверхностной Н1 - волной диэлектрической пластины [текст] / Т.И. Бугрова // Радіоелектроніка, інформатика, управління. - Запоріжжя: ЗНТУ, 1999. - №2. - С. 4-8.

7. Bugrova T.I. Integrated Multibeam Antenna for Millimeter Waves / T.I. Bugrova: Proceedings of Fourth Kharkov International Symposium [«Physics and Engineering of Millimeter and Submillimeter Waves - MSMW’2001»], (Ukraine, Kharkov, June 4 - 7, 2001) / Scientific Council of the National Academy of Sciences of Ukraine on Radio-Physics and Microwave electronics - Kharkov: Kharkov State University, 2001. - Vol. 2. - P. 1002-1004.

8. Bugrova T.I. Dispersive and diffraction analysis of integrated periodic waveguide structure / T.I. Bugrova: Proceedings of 2002 International Conference [«Mathematical Methods in Electromagnetic Theory - MMET’2002»], (Ukraine, Kiev, September 10 - 13, 2002) / Kiev: Kiev State University, 2002. -Vol. 2 - P. 432-434.

9. Бугрова Т.И. Метод расчета импеданса интегральной структуры из металлических полосок для высших типов волн [текст] / Т. И. Бугрова, В. М. Морозов, В. С. Кабак, Е. И. Бугров // Радіоелектроніка, інформатика, управління. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2002. - №2. - С. 13-16.

10. Бугрова Т.И. Взаимодействие поверхностной Н1-волны диэлектрической пластины с решеткой диэлектрических щелевых волноводов [текст] / Т.И.Бугрова, В.М.Морозов // Радиотехника: всеукр. межвед. науч. - техн. сб. - Х.: ХНУРЕ, 2003. - Вып. 135.- С. 48 - 52.

11. Бугрова Т.И. Дифракция основной волны диэлектрической пластины на ленточной решетке [текст] / Т.И. Бугрова, В. М. Морозов // Физика. Радиоэлектроника: сб. научн. трудов ДНУ. - Днепропетровск: ДНУ, 2003. - Вып. 10. - С. 163-167.

12. Бугрова Т.И. Модели диаграммообразующих схем многолучевых антенн диапазона миллиметровых волн / Т.И. Бугрова, В.М. Морозов: Тези доповідей ІІІ міжнародної науково-практичної конференції [«Сучасні проблеми і досягнення в галузі радіотехніки, телекомунікацій та інформаційних технологій»], (Запоріжжя, 13 - 15 квітня 2006 р.) / М-во освіти і науки України - Запорізький національний технічний університет - Запоріжжя: ЗНТУ, 2006. - С.33-35.

13. Бугрова Т.І. Хвилі інтегральної структури з металевих стрічок / Т.І. Бугрова: : Тези доповідей IV міжнародної науково-практичної конференції [«Сучасні проблеми і досягнення в галузі радіотехніки, телекомунікацій та інформаційних технологій»], (Запоріжжя, 24 - 26 вересня 2008 р.).

Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность
своей работы


Новые загруженные работы

Дисциплины научных работ





Хотите, перезвоним вам?