LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Характеристики випромінювання ліній передачі з імпедансними межами

аналітичні розв'язання дисперсійних рівнянь для циліндричних хвилеводів з частковим діелектричним заповненням без обмеження електричних розмірів лінії передачі.

2. Запропоновано методику визначення типу власної хвилі, що поширюється в циліндричному хвилеводі з імпедансними межами за знаком похідної від дисперсійного рівняння як функції фазової постійної поширення і відносного хвильового числа в околі її нулів.

3. Зроблено висновок про дворазове виродження гібридних хвиль електричного і магнітного типів, що поширюються в циліндричному хвилеводі з частковим діелектричним заповненням. А саме: поляризаційне виродження, пов'язане з азимутальною інваріантністю апертурних розподілів, і виродження, обумовлене реактивним характером меж лінії.

4. Одержано розкладання в базисі ортонормованих функцій Лагерра-Гаусса для апертурних розподілів із двома площинами симетрії, що враховують дисперсійні характеристики реальних опромінювачів.

5. Одержано й апробовано в наближенні Френеля-Кірхгофа двопараметричні розкладання по власних модах вільного простору для випромінювання з відкритого кінця циліндричних хвилеводів з імпедансними межами в областях дифракції Френеля і Фраунгофера.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати теоретичних і експериментальних досліджень випромінювання з відкритого кінця ліній передачі, параметри розкладань полів і наближені аналітичні вирази для критичних частот власних хвиль, умов забезпечення мінімуму кросполяризованного випромінювання та ширини діаграм спрямованості випромінювачів на основі ліній з імпедансними межами, збуджуваних гібридними хвилями з нижчими індексами, є основою для аналізу і синтезу опромінювачів дзеркальних і лінзових антен, фазових коректорів і відкритих ліній передачі міліметрового і субміліметрового діапазонів, що дозволяє на порядок скоротити обчислювальні ресурси і макетне відпрацьовування, необхідні на етапі початкового проектування. З використанням одержаних у роботі результатів синтезовано та випробувано антенні системи радіолокатора міліметрового діапазону, антени з низьким бічним випромінюванням для комплексу електродинамічного моделювання, широкосмугові опромінювачі радіотелескопа РІ НАН України діапазону 80-120 ГГц.

Особистий внесок здобувача. У роботах, опублікованих у співавторстві, особистий внесок здобувача складається в проведенні всього обсягу аналітичних перетворень [1,2,6,7,9] і чисельних розв'язань дисперсійних рівнянь [1]. Автором запропоновано методику визначення типу власної хвилі, що поширюється в циліндричному хвилеводі з частковим заповненням, за знаком похідної від дисперсійного рівняння, як функції фазової постійної поширення і відносного хвильового числа в околицях її нулів [1]; отримано аналітичні вирази для критичних частот гібридних хвиль [1] і умов їх мінімального кросполяризаційного випромінювання з відкритого кінця циліндричних хвилеводів з імпедансними межами [2]. Крім того, внесок автора полягає в розробці методик і проведенні експериментальних досліджень полів випромінювання з відкритого кінця циліндричних хвилеводів з імпедансними межами в зоні дифракції Френеля [3-5], синтезі антенних систем з опромінювачами на основі розглянутого типу ліній передачі [4,5,6-9], експериментальному дослідженні їх поляризаційних характеристик і характеристик спрямованості [7-9].

Апробація результатів дисертації. Представлені в дисертації результати були повідомлені й обговорені на конференціях: 29-а Міжгалузева науково-технічна конференція "Теорія та техніка антен" (Москва, 1991 р.), 2 а Кримська конференція "НВЧ техніка і супутниковий прийом" (Севастополь, 1992 р.), Ювілейна наукова конференція Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна (Харків, 2001 р.).

Публікації. Основні наукові результати опубліковані в 9 роботах автора, серед яких 5 статей і 4 доповіді на конференціях.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і двох додатків. Загальний обсяг дисертації складає 166 сторінок і містить 136 сторінок основного тексту, 44 рисунка і 7 таблиць. Список використаних джерел містить 87 найменувань на 8 сторінках. Додатки - на 13 сторінках.

Дисертація написана російською мовою.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


В вступі розкрито актуальність теми, сформульовано мету, задачі і методи досліджень, визначено наукову новизну, практичне значення дисертації, особистий внесок автора, наведено інформацію про зв'язок роботи з науковими темами і її апробацію.

У першому розділі представлено аналітичний огляд досліджень ліній з імпедансними межами і характеристик їхнього випромінювання, наведено аналіз ефективності опромінювачів гостроспрямованих антенних систем у радіолокації, зв'язку, радіоастрономії.

Максимальну ефективність опромінення забезпечують електродинамічні структури, що підтримують поширення гібридних хвиль, з розмірами апертур у діапазоні від 1,5 до 10 довжин хвиль. Найбільш кращі за коефіцієнтом використання поверхні, рівням бічного і кросполяризованого випромінювання хвилеводи і рупори з гофрованою внутрішньою поверхнею з укороченням довжин хвиль наблизилися до меж точностей, які забезпечують сучасні технології електролітичного формування. Однією з альтернатив опромінювачам з гофрованими межами є випромінювачі на лініях з імпедансними межами інших типів – циліндричні хвилеводи з частковим по поперечному перерізу діелектричним заповненням.

Дослідження випромінювання широких хвилеводів з кінцевими імпедансами внутрішніх меж показали незалежність розподілів полів власних хвиль від типу межі і форми хвилеводу. Однак, зі зменшенням електричних розмірів випромінювачів високочастотні асимптотики апертурних розподілів і характеристик випромінювання, справедливі для всіх типів циліндричних хвилеводів, утрачають свою точність. З чисельних розв'язань дисперсійних рівнянь частково заповнених хвилеводів, що не містять обмежень електричних розмірів хвилеводів, відомі апроксимаційні залежності критичних частот від параметрів заповнення, спектри власних хвиль і деякі додаткові умови, що відносяться до електродинаміки дисипативних і невзаємних пристроїв.

Розв'язання низки задач дифракції істотно спрощується при представленні випромінювання сукупністю коливань, що зберігають у процесі поширення форму розподілів амплітуди і фази – мод вільного простору. Дотепер апарат просторових мод обмежено використовувався в теорії антен для апертур з великими електричними розмірами й узагальненими вісесиметричними розподілами полів без урахування дисперсійних характеристик реальних опромінювачів.

З огляду методів аналізу і результатів досліджень хвилеводів з імпедансними межами випливає, що для гібридних хвиль нижчих індексів дотепер не вивчені в достатньому обсязі закономірності формування випромінювання з відкритого кінця ліній, еволюція апертурних розподілів при зміні електричних розмірів ліній, характеристики випромінювання і розподілу полів у зоні дифракції Френеля при білякритичних значеннях відносних хвильових чисел.

Другий розділ "Дисперсійні рівняння ліній з імпедансними межами" присвячений дослідженню характеристик меж циліндричних хвилеводів і параметрів поширення власних хвиль без обмежень електричних розмірів хвилеводів. Аналітичні вирази для характеристик імпедансних меж, постійних поширення і відносних критичних частот власних хвиль, що випливають з розв'язань дисперсійних рівнянь, необхідні при дослідженнях полів випромінювання з відкритого кінця ліній передачі і є теоретичною основою синтезу опромінювачів дзеркальних і лінзових антен.

Методом часткових областей для електродинамічної структури (рис.1), що складається в загальному випадку з двох аксіальних діелектричних циліндрів у циліндричному ідеально провідному екрані, через власні функції крайових задач для внутрішньої і зовнішньої областей електродинамічної структури визначено напруженості електромагнітного поля власної хвилі Прирівнюванням тангенціальних складових напруженостей електромагнітної хвилі на межі діелектриків і з граничних умов на металевій стінці