НазадВверхВперед
Дисциплина: "Техническая электродинамика и устройства СВЧ" 
Раздел: "Программая база метода импедансных и Rt-сеток и ее применение при проектировании
                                                                                   СВЧ устройств"  
Тема: "Примеры устройств, рассчитанных с помощью метода импедансных сеток"

Примеры устройств, рассчитанных с помощью метода импедансных сеток 
С помощью методологии импедансных RLC и Rt-сеток удается проектировать весьма сложные СВЧ устройства. Рассмотрим конструкции нескольких типов таких устройств и приведем значения электрических параметров, которыми они характеризуются. 
На рис. 5.3.1, рис. 5.3.2 представлены топология и характеристики фильтра приемного тракта. Топологический синтез фильтра и анализ его частотных характеристик выполнен с помощью программного комплекса TAMIC-E. Видим, что имеется хорошее совпадение расчета с экспериментом √ фактически с точностью до погрешностей измерительной аппаратуры. 
 
Рис. 5.3.1.Фильтр приёмного тракта
 
 
 
 

На рис. 5.3.3 представлены конструкции волноводных электромеханических переключателей роторного и шторочного типов, реализованных, соответственно на основе радиусного и полигонального уголковых поворотов в прямоугольных металлических волноводах в Е-плоскости. На рис. 5.3.4 дана частотная зависимость КСВ для оптимизированного полигонального уголкового поворота. Моделирование подобных устройств также может с успехом проводиться с помощью программы TAMIC-E. 
 
Рис. 5.3.3. Конструкции электромеханических переключателей а), б); полигональный уголковый поворот в)
 
 
Рис. 5.3.4. Частотная зависимость КСВ для оптимизированного полигонального уголкового поворота, изображенного на рис. 5.3.3,в.
 

Видим, что при выборе следующих параметров: x1x3b1,46Ч b,
x2/b = 0,255, x3/b = 0,46, r/b = 0,121 оптимизированный полигональный уголковый поворот, изображенный на рис. 5.3.3,в, имеет КСВ < 1,003 во всей полосе 1  f/fкр  2 существования волны низшего типа Н10 в прямоугольном волноводе. Здесь а и b обозначают размеры широкой и узкой стенок волновода f √ текущее значение частоты, fкр = с/(2а) √ критическая частота волны Н10 в прямоугольном волноводе, с √ скорость света в вакууме. 

  

ШИРОКОПОЛОСНАЯ ПЛОСКАЯ ОТРАЖАЮЩАЯ АНТЕННА 

Конструкция отражающей плоской антенны (ОПА) изображена на рис. 5.3.5 и рис. 5.3.6. Возбуждение ее осуществляется с помощью линейного синфазного излучателя с раскрывом L2b, обеспечивающего цилиндрический характер облучения полотна (L1L2) с постоянной фазой вдоль оси Z. Плоскость апертуры излучающего устройства наклонена под некоторым углом к плоскости апертуры антенны. Это необходимо для того, чтобы обеспечить распределение поля облучения на раскрыве со спадом интенсивности облучения на его краях.

Ширина полосы рабочих частот ОПА обеспечивается за счет постоянства суммарной длины путей лучей от облучателя до плоскости апертуры антенны и далее до плоского фронта излучаемой волны. Практически это осуществляется путем добавления к каждому лучу корректирующего пути 2hi, где i √ номер паза. Эти добавки равны двойной глубине волноводных короткозамкнутых пазов, образованных системой параллельных канавок, профрезерованных равномерно по всей апертуре антенны. На рис. 5.3.6 использованы следующие обозначения: Xi √ точка отражения i-го луча от поверхности раскрыва (расположена в центре i-го паза), hi √ глубина паза, Ri √ путь от облучателя до раскрыва, Pi √ путь до плоскости фронта отраженной волны S, H √ высота облучателя над плоскостью раскрыва антенны, L √ длина раскрыва, q √ угол наклона фронта отраженной волны от раскрыва S антенны.

Электродинамический анализ полей производился во временной области с использованием концепции Rt-сеток. Исследуемый объем (около 400 000 элементарных кубических объемов с размерами ребер 2 мм) возбуждался через рупор, начиная с момента t = 0 полубесконечной синусоидой с длиной волны, кратной D/2 = 1 мм. Начиная с t  0 наблюдался переходной электродинамический процесс (см. рис. 5.3.7,a, рис. 5.3.7,б). Для определения технических параметров (диаграммы направленности антенны, распределения амплитуд и фаз напряжения на пазах в плоскости раскрыва антенны, коэффициента стоячей волны) использовался установившийся синусоидальный электродинамический процесс (рис. 5.3.7,в). Из рис. 5.3.7 видно, как волна с радиальным фазовым фронтом после отражения преобразуется в волну с плоским фронтом с наклоном равным 45°.
 
 
 
Рис. 5.3.5. ОПА с корректорами длины и линейным облучателем
Рис. 5.3.6. Геометрия корректоров длины
 

 
a) 
 

  

 
б) 
 

  

 
в) 
 
  
Рис. 5.3.7. Картина полей ОПА для частоты 4 ГГц (l = 75 мм ): а) начальный период возбуждения, б) начало отражения радиальных волн от решетки, в) установившийся режим 
НазадВверхВперед