DOI: https://doi.org/10.31319/2519-2884.34.2019.16

ЧИСЕЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ УЗГОДЖУЮЧОЇ СТРУКТУРИ ДЛЯ НЕСКІНЧЕННОЇ ХВИЛЕВОДНОЇ ФАЗОВАНОЇ АНТЕННОЇ РЕШІТКИ МЕТОДОМ КІНЦЕВИХ ЕЛЕМЕНТІВ

S. V. Marchenko, V. O. Yatsevich, K. S. Zagrebaev, O. A. Sotnyk

Анотація


У даній роботі виконано чисельне дослідження нескінченної пласкої фазованої антенної решітки (ФАР) з прямокутних хвилеводів із запропонованою узгоджуючою структурою (УС) у вигляді модифікованої узгоджуючої структури з додатковим шаром діелектрика (пінопласту) методом кінцевих елементів.

Для аналізу моделі антенної решітки методом кінцевих елементів використовувався пакет програм HFSS 14. Нескінченна хвилеводна ФАР, що аналізується програмою HFSS, апроксимується нескінченним числом випромінювачів, що розміщуються періодично з геометрією, ідентичною реальній АР. При побудові ФАР з трикутною сіткою розташування випромінювачів для коректного опису центральної одиночної комірки потрібно визначити зсув між комірками граничних умов Master та Slave, який визначає співвідношення розбиття граничних умов Master та Slave вздовж координатних осей. Ця процедура повинна враховувати кут сітки та поперечні геометричні розміри «каналу Флоке» і хвилеводу.

Мета модифікації узгоджуючої структури, що складається з діелектричного шару, розташованого над апертурою антени, полягає у вилученні шару повітря між апертурою та діелектричним шаром, який може призвести до згинання діелектричного шару, що, в свою чергу, може призвести до неоднорідності значення діелектричної проникності вздовж УС. Для усунення цього недоліку запропоновано використання додаткового шару, який не дозволить прогинатися верхньому діелектричному шару. В якості такого діелектрика обрано пінопласт, який, по-перше, має малу щільність, що істотно не змінює масу УС, по-друге, він дешевий та добре піддається обробці, а його відносна діелектрична проникність близька до повітря (ε=1.1).

Результати теоретичного дослідження застосування пінопласту в УС проводилися в широкому діапазоні значень товщини діелектричних шарів. Чисельні результати розрахунків дозволяють зробити висновок про те, що модель УС, яка досліджується, дозволяє покращити механічні властивості ФАР при збережені експлуатаційних параметрів: коефіцієнт відбиття, частотний діапазон та діапазон кутів сканування.

Ключові слова


фазована антенна решітка; узгоджуюча структура; метод кінцевих елементів; діелектричний шар

Повний текст:

PDF

Посилання


Амитей Н., Галиндо В., Ву Ч. Теория и анализ фазированных антенных решеток. М.: Мир, 1974. 455с.

Мануилов Б.Ю., Шабловский В.М. Возбуждение решетки плоских волноводов, покрытой слоем диэлектрика конечной длины. Изв. вузов. Радиоэлектроника, 1985. № 2. С.96-98.

Бодров В.В., Войнов С.А. Применение вертикальных проводящих штырей и диэлектрических вставок для согласования волноводных ФАР. Изв. вузов. Радиофизика, 1986. №7. С.825-832.

Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток / под ред. Д.И.Воскресенского. М.: Радио и связь, 1994. 592с.

Van Schaik H.J. The performance of an iris-loaded planar phased-array antenna of rectangular waveguides with an external dielectric sheet. IEEE Trans. Antennas Propag. May 1978. Vol. 26, No. 3. P.413-419.

User’s guide High Frequence Structure Simulator / Ansoft Corporation. 801p.




Copyright (c) 2019 S. V. Marchenko, V. O. Yatsevich, K. S. Zagrebaev, O. A. Sotnyk

ISSN друкованої версії журналу 2519-2884 ISSN електроної версії журналу 2617-8389