Конструирование плоской антенны
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
змеров, выполнение излучающих МПЭ в виде квадратных ячеек, для удобства изготовления, и, что наиболее важно, снижения цены изделия. Это обстоятельство позволит использовать данную антенну широким слоям населения. Малая масса и габариты не доставят трудности при транспортировки и монтаже. При определенном расположении зданий возможно также использование антенны из помещений.
1.4 Обоснование задания исходных данных
Для задания исходных данных дипломного проектирования необходимо опираться на какую-либо физическую модель, позволяющую рассчитать заданную конструкцию. Выберем сначала метод расчета.
Получить требуемую коррекцию фазы, реализуемую МДР, можно методом физической оптики и геометрической оптики. Метод физической оптики основан на определении тока на освещенной поверхности рефлектора равной полю падающей электромагнитной волны. Метод геометрической оптики основан на предположении о лучевом распространении электромагнитных волн. Метод физический оптики более точный, однако, в данном случае, при определении распределения фазы поля вдоль рефлектора, фазы полей, полученные обоими методами, различаются незначительно. Поэтому объяснение принципа коррекции фазы можно построить на более простом из этих методов, а именно методе геометрической оптики как показано на рис. 1.1, где f - фокус, расчетное значение фазовой задержки определяется разностью хода лучей 3 и 3. Как видно из рис. 1.1 для метода геометрической оптики необходимо наличие "эталонного" образца. Этим эталоном выберем параболическую зеркальную антенну, так как теория расчета параболических зеркальных антенн хорошо разработана и следовательно теоретические характеристики ДН согласуются с экспериментальными. В качестве прототипа была использована параболическая зеркальная антенна, обладающая следующими характеристиками: f/l0=3 , D/l0=7,5 , где f фокусное расстояние, D- диаметр рефлектора, l0- рабочая длина волны
Рис. 1.1 Измерение фазы методом геометрической оптики
Размер зеркальной антенны с плоским рефлектором равный 240 мм, фокусное расстояние 96 мм, характеристики ДН: ширина ДН по нулям равная 20 град, УБЛ - 20 были заданы такими же как у прототипа, что позволяет сравнить полученные экспериментально ДН параболической ЗА с плоским рефлектором с ДН параболической ЗА, взятой за эталон и представленной на рис.1.2.
Выбор толщины подложки h основан на увеличении диапазона реализуемых фазовых задержек. Ряд зависимостей изменения фазы при различных значениях h приведен на рис. 1.3. заметим, что чем тоньше подложка, тем шире диапазон реализуемых фазовых задержек. Исходя из выше изложенного h выбрано 1 мм.
Рис. 1.2 ДН параболической ЗА
Рис. 1.3 Зависимость задержки фазы
В итоге при обосновании исходных данных дипломного проектирования определено необходимое количество априорных сведений, которые в дальнейшем будут использованы в дипломном проекте для расчета и анализа разрабатываемой конструкции.
2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Математическая модель микрополосковой дифракционной решетки
2.1.1 Постановка задачи
Остановимся на одном из основных упрощающих предположений, позволяющих перейти от реальной МДР к её математической модели.
Предположим, что плоская МДР имеет большие электрические размеры. В такой решетке основная масса элементов центральной области находится в почти одинаковых условиях и не чувствует влияния краев. Наиболее важные особенности её поведения могут быть достаточно точно описаны поведением элементов МДР, находящихся в составе бесконечной решетки. Поэтому математическая модель бесконечной решетки может с успехом служить для анализа МДР больших электрических размеров. При необходимости для учета конечных размеров решетки можно воспользоваться методом краевых волн.
Рассмотрим следующую граничную задачу. Пусть над бесконечной идеально проводящей плоскостью расположен бесконечный слой однородного магнитодиэлектрика толщиной d (область V1). На поверхности слоя в узлах двоякопериодической бесконечно протяженной сетки с прямоугольной формой ячейки расположены микрополосковые элементы произвольной формы (рис .?), где d1, d2 - периоды решетки вдоль осей x и y соответственно. Микрополосковые элементы будем считать идеально проводящими.
Пусть элементы решетки возбуждаются плоской волной произвольной поляризации. Возбуждающие источники находятся в объеме Vj , занимающем часть объема V1 (рис. ?). Объем V1 занимает все верхнее полупространство z > 0. Параметры сред в объемах V1 и V2 соответственно , где - соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемости, постоянная распространения и волновое сопротивление. Необходимо определить распределение векторной поверхностной плотности магнитного тока на свободной от микрополосковых элементов поверхности решетки, а через нее рассчитать рассеянное решеткой поле и проанализировать зависимость характеристик рассеяния от форм микрополосковых элементов, толщины и параметров материала подложки.
Поскольку при анализе характеристик рассеяния дифракционной решетки наибольший интерес представляет резонансная область, то для решения поставленной задачи воспользуемся методом интегральных уравнений.
Интегральное уравнение для микрополосковой дифракционной решетки
Запишем соотношения для полей в каждой из областей, используя лемму Лоренца в интегральной форме. Для о?/p>