close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Презентация

код для вставкиСкачать
Открытое акционерное общество
«Центральное конструкторское бюро автоматики»
Исследование различных вариантов
диаграммообразующих схем для
четырехзаходной спиральной антенны
авторы: нач.сек. Кудрин О.И.
инж. 3 кат. Бекишев Р.А.
докладчик: инж. 3 кат. Бекишев Р.А.
Омск - 2012
Данная статья описывает исследование выбора
ДОС с коэффициентом перекрытия 1,5 для
спирального
четырехзаходного
антенного
излучателя, работающего в диапазоне 11201650 МГц, с возможностью ее последующей
физической
реализации
для
антенного
излучателя, описанного в [2].
Для проведения исследования выбиралась
структура ДОС, обеспечивающая смещение
фазы питающего напряжения на 0, 90, 180 и
270° с одинаковой амплитудой на каждом
выходе ДОС относительно входа. Для этого
проводилось
моделирование
ДОС
средствами
AWR
с
применением
фазовращателей на начальных этапах
моделирования и последующей заменой на
идеальные
элементы
(направленные
ответвители
(НО),
длинные
линии,
трансформатор Маршанда и пр.).
Исходными данными, используемыми для моделирования в среде
Microwave Office, являлись S-матрицы и график коэффициента
усиления (Ку) излучателя четырехзаходной спиральной
антенны, сформированной в среде HFSS (частотный диапазон
работы излучателя 1120-1650 МГц).
Описание методики исследования
Исследование проводится в 4 этапа.
1 этап: построение общей ДОС, обеспечивающей смещение фазы на 0, 90, 180,
270° по входам излучателя с построением графиков.
2 этап: введение эквивалентов длинных линий на входе (между входным
портом и фазовращателями) и на выходе ДОС (между фазовращателями и
S-матрицей). Получены графики КСВН, Ку, АЧХ, относительного усиления
(Коу - разница амплитуд между АЧХ ДОС каждого этапа и первого этапа).
3 этап: замещение фазовращателей на эквиваленты НО и делителя мощности в
виде трансформатора Маршанда с построением графиков, сходных с
графиками из этапа 2 и последующим выбором ДОС.
4 этап: подбор значений параметров элементов выбранной ДОС (с
построением графиков, близких к графикам этапа 2) и последующей
проверкой в модели антенны в среде HFSS.
Исходные данные
•
В среде HFSS моделировалась антенна с амплитудой питающего напряжения 0,25 Вт и
смещением фазы на 90° для каждого захода. По графику G=Ku(f) видно, что с ростом частоты
изменяется Ку излучателя. В первой части графика (1120-1380 МГц) усиление антенны резко
падает с уменьшением частоты в отличие от второй части графика (1360-1650 МГц). Такой Ку
приводит к неравномерному усилению принимаемого антенной сигнала на разных частотах,
поэтому необходимо выровнять Ку на всем частотном диапазоне. ДОС должна обеспечить
увеличение значения Ку в частотном диапазоне 1120-1360 МГц от 1,5 до 0,2 дБ. В области
верхних частот увеличивать значение Ку нет необходимости.
Первый этап моделирования
Первый этап моделирования
•
Общая схема ДОС для построения
графиков, экстраполированных по
S-матрице
•
Для получения таких графиков от
S-матрицы к порту 1 вводятся
эквиваленты длины проводников
излучателя, с длиной 0,1-0,2 мм
между фазовращателями и Sматрицей
•
Сопротивление фазовращателей и
эквивалентов проводников имеют
сопротивление 75 Ом.
Второй этап моделирования
Второй этап моделирования
На втором этапе введена реальная длина проводника излучателя и
эквивалентные длинные линии от фазовращателей к входному
порту.
Идеальная ДОС должна обеспечивать ослабление сигнала от порта 2
к порту 1 меньше, чем предыдущая, при этом усиление должно
быть на нижнем участке частотного диапазона на 1,5 дБ выше, чем
для эквивалентной ДОС. Для этого в идеальных элементах
введены варьируемые параметры (длина проводника излучателя,
длинных линий и сопротивление длинных линий от порта 1 к
фазовращателям).
Сопротивление фазовращателей входного и выходного портов,
проводника излучателя, резонансные частоты, остались
неизменны.
Второй этап моделирования
• графики, полученные для
общей схемы ДОС.
Сравнение результата моделирования
Сравниваемый параметр
Частота, ГГц
АЧХ, дБ
КСВН
Коу
1,2
1,4
1,6
1,2
1,4
1,6
1,2
1,4
1,6
Идеальная ДОС
-18,25
-18,53
-18,63
1,039
1,072
1,218
-
-
-
Эквивалентная ДОС
-16,54
-15,48
-15,68
1,027
1,051
1,137
1,708
3,046
2,96
Третий этап моделирования
Третий этап моделирования
• На третьем этапе исследования фазовращатели
заменены
на
эквивалент
НО
на
волновых
сопротивлениях (CLINP), сдвигающих фазу на 0 и 90°
по третьему и второму выходам соответственно. Для
поворота фазы на 180° установлен эквивалент
широковолнового трансформатора Маршанда на
волновых сопротивлениях.
Третий этап моделирования
Сравнение вариантов схем ДОС
Сравниваемый
параметр
АЧХ, дБ
КСВН
Коу
Частота,
ГГц
Идеальная ДОС
Эквивалентная ДОС
Трансформатор
Маршанда – НО
НО – трансформатор
Маршанда
1,12
-18,25
-16,54
-17,6
-20,59
1,28
-18,52
-15,5
-15,37
-18,7
1,44
-18,53
-15,48
-15,54
-18,62
1,65
-18,63
-15,68
-17,76
-19,31
1,12
1,039
1,027
1,148
2,135
1,28
1,052
1,046
1,335
1,888
1,44
1,072
1,051
1,376
1,87
1,65
1,218
1,137
1,285
1,992
1,12
-
1,708
0,985
-2,35
1,28
-
3,02
3,15
-0,237
1,44
-
3,046
3,09
0,735
1,65
-
2,96
0,48
-1,08
Четвертый этап моделирования
Четвертый этап моделирования
Вариант ДОС, для которого выполнен перебор значений элементов с
оптимизацией характеристик до значений, близких к полученным на
этапе 2.
Варьирование значений параметров произведено для:
- длина и волновое сопротивление длинных линий от входного порта
(порт1) до трансформатора Маршанда;
- волновые сопротивления и электрические длины трансформатора
Маршанда;
- длина и волновые сопротивления длинных линий от трансформатора
Маршанда до НО;
- длина плеч и волновые сопротивления НО;
- длина и волновое сопротивление длинной линии от НО до эквивалента
длины проводников излучателей;
- эквиваленты согласующих сопротивлений в виде портов на НО.
Дополнительно по входам S-матрицы были введены порты с
импедансом 3 кОм для получения значений характеристик сигналов
по каждому входу S-матрицы относительно порта 1.
Четвертый этап моделирования
Четвертый этап моделирования
Четвертый этап моделирования
Четвертый этап моделирования
Четвертый этап моделирования
Выводы:
Результаты моделирования различных вариантов
исполнения ДОС позволяют сделать выбор варианта
ДОС, обеспечивающего заданное смещение фазы
питающего напряжения и практически одинаковую
амплитуду питающего напряжения на каждом из
выходов ДОС в заданном диапазоне частот. Кроме
того определено, что исполнение ДОС по варианту
трансформатор Маршанда — НО является
широкополосным, а исполнение ДОС по варианту НО
—
трансформатор
Маршанда
является
узкополосным.
Спасибо за внимание!
Документ
Категория
Презентации по физике
Просмотров
20
Размер файла
1 290 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа