Микрополосковая антенная решетка
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?рекции, конечные размеры МПИ, которых я буду придерживаться при дальнейших расчётах:
Зависимость входного сопротивления МПИ после коррекции размеров показана на рисунке:
Рисунок 3.2 - Зависимость мнимой и вещественной части комплексного входного сопротивления от частоты после коррекции размеров МПИ
3.3 Определение рабочей полосы частот
Определим рабочую полосу частот. Для этого рассчитаем зависимость коэффициента отражения на входе МПИ от частоты:
где
Рисунок 3.3 - График зависимости коэффициента отражения на входе МПИ от частоты
Для определения полосы рабочих частот необходимо знать допустимый коэффициент отражения на входе МПИ. Его определим по формуле:
где КБВдоп=0.75 - допустимый коэффициент бегущей волны в питающей линии, в результате рдоп=0.143. Отметим его на рисунке 3.3. Теперь полосу рабочих частот определяем по пересечению графика зависимости коэффициента отражения на входе МПИ от частоты и линии допустимого коэффициента отражения. Рабочая полоса частот (рис. 3.3):
В данном подразделе рассчитали зависимость входного сопротивления МПИ от частоты. Также была произведена коррекция размеров МПИ, так что реактивная часть входного сопротивления, на резонансной частоте, стремится к нулю, что вполне удовлетворяет требованиям.
4. Расчёт КПД и ДН МПИ в Е и Н плоскостяхна средней частоте рабочего диапазона
4.1 Расчет КПД излучателя и потерь
Эффективность МПИ может быть определена по нескольким критериям.
Во-первых, по излученной мощности пространственных волн основной поляризации). Во-вторых, по всей излученной (как пространственными, так и поверхностными волнами) мощности.
Рассчитываем КПД микрополоскового излучателя. Для этого воспользовавшись графиками рис. 4.1, определяем соответствующие проводимости
Рисунок 4.1 - Зависимость проводимостей МПИ от толщины подложки
В случаи, когда ? - диэлектрическая проницаемость выбранного материала лежит в промежутке значений ?1< ?<?2, где ?1 = 2.3, а ?2 = 5, определяем проводимость Gi(?), соответствующею данному значению ?, путем линейной интерполяции значений, взятых из графика на рис.4.1.
Gi(?1) и Gi(?2) - проводимости, определяемые из рис. 4.1.
Так, как тангенс угла диэлектрических потерь подложки не равен значению соответствующему рис.4.1 (tg?=7*10-3), то найденную выше величину G(?) умножаем на поправочный коэффициент ? = 103tg?. После этого рассчитываем КПД по формуле:
?u= G1r/G,
где
Соответственно и - проводимости торцевых щелей, и - проводимости боковых щелей, - проводимость метала, - проводимость диэлектрика подложки.
Так как ? больше 2,3 и меньше 5, то найдемпутём линейной интерполяции из формулы:
,
где =2,3, =5,а и определяются по графику, приведенному на рис.4.1.
Далее по формуле приведённой выше находим :
См, См, См, См,
См, См.
Найдём проводимость:
См.
КПД МПИ равен:
КПД по всей излученной мощности:
Выразим соответствующие потери в децибелах через КПД:
КПД МПИ по излучённой мощности пространственных волн основной поляризации наиболее полно характеризует эффективность МПИ, так как при его расчёте полезной считается только мощность излученная через торцевую щель, а все остальные относятся к потерям.
4.2 Расчет ДН МПИ в Е-плоскости
Расчёт ДН в Е-плоскости производится по следующим формулам:
Рисунок 4.2 - Диаграмма направленности МПИ в Е-плоскости
4.3 Расчет ДН МПИ в H- плоскости
Расчёт ДН в H-плоскости производится по следующим формулам:
;
Рисунок 4.3 - Диаграмма направленности МПИ в Н-плоскости
5. Расчёт допусков влияния разброса параметров на характеристики МПИ
микрополосковый антенна сопротивление частота
Изменение геометрических параметров излучателя и отклонения диэлектрической проницаемости материала и толщины подложки вызывают расхождения между расчетными и истинными значениями параметров МПИ.
Это в основном относится к резонансной частоте.
Поскольку полоса рабочих частот МПИ составляет обычно несколько процентов от средней частоты, то определение истинного значения резонансной частоты является весьма важным при проектировании МПИ и, соответственно микрополосковых антенн.
Точность изготовления пластины МПИ определяется способом производства и при использовании современных технологических методов может быть весьма высокой. Листовые диэлектрические материалы промышленного производства на базе полиэтилена и полистирола имеют допуски на относительную диэлектрическую проницаемость 1% и 5% на толщину.
Резонансная частота МПИ определяется следующей формулой:
где:
с - скорость света в вакууме.= 17.03ГГц.
На основе выражения для резонансной частоты получена следующая расчетная формула для относительной девиации частоты:
Так как , то членом можно пренебречь.
Частные производные, входящие в формулу для относительной девиации частоты определяются по формулам:
,
где ?h = 0,05h = 0.00002193 - 5%-ый допуск на толщину листового диэлектрического материала, заложенный при производстве;
?? = 0,25 - допуск на значение относительной диэлектрической проницаемости.
В результате вычислений, значение о