НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o210.pdf (1208.29Кб)

УДК 621.372.88

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Целью работы является разработка методики учета конструкторско-технологических аспектов создания волноводного ферритового фарадеевского фазовращателя коротковолновой части миллиметрового диапазона волн. Эта задача успешно решается лишь при использовании расчетно-аналитических методик, базирующихся на электродинамических моделях высокого уровня для разрабатываемых устройств.
При сборке ВФФВ его отдельные детали соединяются клеевым способом (стержень, скобы, ступени диэлектрического перехода). При этом слои клея, возможные воздушные зазоры и смещения отдельных деталей, очевидно, влияют на характеристики ВФФВ и должны быть учтены на этапе расчета и проектирования устройства. В связи с этим, ставится задача анализа влияния вышеперечисленных технологических особенностей на характеристики ВФФВ коротковолновой части миллиметрового диапазона волн.
Алгоритм расчета волноводного перехода, согласующего ВФФВ с волноводным трактом или излучателем интегрированного элемента ФАР с учетом возможных воздушных или клеевых зазоров построен на основе решения задачи дифракции электромагнитных волн. Решению задачи дифракции электромагнитных волн на ступенчатом волноводном переходе методом частичных областей (метод Трефтца) должно предшествовать решение задачи о собственных волнах каждой из областей методом Галеркина. В результате находится система линейных неоднородных алгебраических уравнений, решение которой лежит в основе алгоритма нахождения численных значений комплексных амплитуд волн, возбужденных во всех продольно однородных областях с поперечно неоднородным феррито-диэлектрическим заполнением, на которые разбивается волноводный ферритовый фазовращатель.
Для учета влияния воздушного или клеевого зазоров, возникающих при сборке фазовращателя, в разработанную расчетную модель вводится дополнительная ступень перехода из материала, имеющего диэлектрическую проницаемость такую же, как у материала, заполняющего зазор. В работе приведены результаты численного исследования влияния клеевых и воздушных зазоров на характеристики ВФФВ, построенного на основе ферритового стержня с токопроводящим и без токопроводящего покрытия боковой поверхности.
На основе построенного решения задачи дифракции электромагнитных волн могут быть разработаны алгоритмы расчета элементов волноводных ФАР, согласуемых ступенчатыми переходами и диэлектрическими структурами: вставками в волноводах, диэлектрическими стержнями или слоем диэлектрика перед раскрывом решетки. Перебором параметров, характеризующих согласующие структуры, может быть решена задача оптимизации характеристик элемента волноводной фазированной антенной решетки и определенном диапазоне частот.

1. Афанасьев Ю.Н., Жигарев В.В., Захарьев Л.Н., Кашин В.А., Корецкий В.М., Леманский А.А., Липатов А.В., Павельев Б.А., Феоктистов В.Г. Приемопередающий элемент фазированной антенной решетки: пат. 2184410 РФ. Заявл. 26.06.2001; опубл. 27.06.2002. Бюл. №18.
2. Bounkin B.V., Lemansky A.A. Experience of development and industrial production of X-band passive phased arrays // International Conference on Radar. Paris (France), 1994. P. 20-24.
3. Рошаль Л.Б., Фирсенков А.И., Крехтунов В.М., Шевцов О.Ю. Элемент фазированной антенной решетки: пат. 2325741 РФ. Заявл. 06.10.2006; опубл. 27.05.2008. Бюл. № 15.
4. Комиссарова Е.В., Крехтунов В.М. Элемент фазированной отражательной антенной решетки: пат. 2474018. РФ. Заявл. 30.12.2010; Опубл. 27.01.2013. Бюл. № 3.
5. Крехтунов В.М., Андропов Е.В., Комиссарова Е.В. Волноводный ферритовый фазовращатель для ФАР на частоту 94 ГГц // Антенны. 2001. Вып. 8 (54). С. 28-33.
6. Комиссарова Е.В., Овечкин В.С. Разработка элементов проходной и отражательной фазированных антенных решеток миллиметрового диапазона волн с ферритовыми фазовращателями // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Сер. Приборостроение. 2009. Спец. вып. Антенны и устройства радио- и оптического диапазонов. С. 105-117.
7. Комиссарова Е.В. Разработка элементов ФАР КВЧ диапазона с повышенным быстродействием и пониженным энергопотреблением // 23-я междунар. конф. «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии»: матер. В 2 т. Т. 2. Севастополь, 2013. С. 576-578.
8. Комиссарова Е.В., Крехтунов В.М. Оптимизация волноводных ферритовых фазовращателей трехмиллиметрового диапазона волн // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2009. Спец. вып. Антенны и устройства радио- и оптического диапазонов. С. 98-105.
9. Комиссарова Е.В., Крехтунов В.М. Обобщение опыта разработки элементной базы фазированных антенных решеток коротковолновой части миллиметрового диапазона волн с ферритовыми фазовращателями // Антенны. 2014. Вып . 4 (203). С . 38-42.
10. Автоматизированное проектирование устройств СВЧ / под ред. В.В. Никольского. М.: Радио и связь, 1982. 272 с.
11. Вендик О.Г., Парнес М.Д. Антенны с электрическим сканированием луча (введение в теорию) // Антенны: сб. № 2-3 (57-58). М.: ИПРЖР, 2001. 232 с.
12. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток: учеб. пособие для вузов / под ред. Д.И. Воскресенского. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Радиотехника, 2012. 744 с.
13. Никольский В.В. Вариационные методы для внутренних задач электродинамики. М.: Наука, 1967. 460 с.
14. Крехтунов В.М., Соколов В.Б. Элемент фазированной антенной решетки: а.с. 1688335 СССР. Заявл. 16.03.1989; опубл. 30.10.1991. Бюл. № 40.
15. Крехтунов В.М., Щенин В.И. Электродинамическое моделирование ступенчатых переходов на круглых двухслойных волноводах // Автоматизированное проектирование устройств СВЧ: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. В . В . Никольского . М . : Изд-во MИРЭA , 1989. С . 149 155.