Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Печатные многоэлементные дипольные антенны с разностными диаграммами направленности. Учебное пособие
.pdf
а
б
Рис. 2.6
. Неразвязанный Т-образный делитель мощности
Рис. 2.7. Частотная характеристика модуля коэффициента отражения
31
Рис. 2.8. Частотная характеристика модуля коэффициента передачи
Рис. 2.9. Частотная характеристика фазы коэффициента передачи
Следующий шаг проектирования антенны с разностной ДН заключается в расчете длины одиночного ИДВЦКП. В качестве начального
приближения примем длину излучателя равной
0, 25 .l Далее
в
воспользуемся графическими зависимостями входного импеданса
32
(см. рис. 1.4 – 1.5, раздел 1) уединенного ИДВЦКП от нормированной
длины излучателя
( / 0, 25, / 100) ( / 0, 25, /100)
Z l al Z l al
in
/l и получим, что
m
69,28 3459,5 Ом.j (2.1)
Полученное высокое значение входной реактивности емкостного
характера необходимо будет в дальнейшем компенсировать. Затем совершим переход от цилиндрической формы ИДВЦКП к их печатной
форме [2.2, глава 2.6], учитывая классическую связь размеров обеих
форм (а именно:
0,25 0,25 0,25 26,3 мм,
l
дип в
wal
r
/4):aw
rad
8
с
f
r
310
8
1, 8 10 2, 5
4 4 / 100 4 26,3 / 100 1, 05 мм.
(2.2)
Убеждаемся, что полученный результат 1, 0 5
w мм вполне при-
r
емлем с точки зрения конструкторско-технологических ограничений
на печатную реализацию и может быть использован в качестве стартового / начального приближения при оптимизации в симуляторе CST
Studio Suite.
Дальнейшим шагом является сопряжение первой и второй секции
делителя и печатных излучателей с центрально-концевым питанием.
Примем расстояние между смежными излучателями равным
2b = 1 мм.
Расстояние d между излучателями в антенной системе (см. рис. 2.1)
будет варьироваться с целью получения лучших характеристик согласования и направленности, за начальное приближение примем это расстояние равным
0,45 75 мм.d (2.3)
На рис. 2.10, а, б показана электродинамическая модель антенны,
полученная в результате сопряжения обеих секций делителя и всех
пе-
чатных излучателей, и результаты моделирования (см. рис. 2.11 – 2.13).
33
а
б
Рис. 2.10.
Электродинамическая модель антенны
с разностной диаграммой направленности:
а – лицевая сторона; б – обратная сторона подложки
На рис. 2.11 видно, что резонансная частота антенны сместилась на
354 МГц вверх. Такое смещение может быть вызвано взаимным влиянием ИДВЦКП друг на друга в антенной системе.
34
Рис. 2.11. Частотная характеристика модуля коэффициента отражения
Рис. 2.12 показывает также, что на заданной частоте 1800 МГц
главный луч диаграммы направленности обращен в сторону питающего СВЧ-разъема, что в нашем случае неприемлемо.
Рис. 2.12. Объемная диаграмма направленности антенны
в линейном масштабе на частоте
f = 1800 МГц
На рис. 2.13 приведены объемные диаграммы направленности антенны на резонансной частоте f = 2154 МГц.
35
Рис. 2.13. Объемная диаграмма направленности
антенны в линейном масштабе
f = 2154 МГц
Для получения необходимых характеристик направленности и согласования антенны на заданной нами частоте f = 1800 МГц воспользуемся процедурой нелинейной параметрической оптимизации в симуляторе CST Studio Suite, используя Trust Region Framework (метод
доверительной области) (рис. 2.14). Этот алгоритм изначально является
Рис. 2.14. Окна настройки оптимизатора
36
методом локальной оптимизации, но при изменении параметра > 0,3
он становится эффективным методом глобальной оптимизации, способным преодолевать локальные минимумы.
Размеры антенны, найденные алгоритмом нелинейной параметрической оптимизации по методу доверительных интервалов, следующие
(в миллиметрах):
L
W
S
W
L
145,3,
21, 2,
s
p
58,4,
44,5,
9,6,
W
W
p
7,
L
in
4,9,
in
25,6,
L
tr1
12,1,
tr1
L
W
L
W
W
del1
del1
tr2
tr2
del2
5,
3,
17,5,
3,
1, 2 ,
L
L
W
L
W
del2
out
out
rad
rad
12,6,
14,3,
0, 43,
2, 4,
30,2.
2,3,
W
При помощи процедуры оптимизации удалось уменьшить габаритный
продольный размер антенны в 2,54 раза (148,4 мм против 58,4 мм).
На рис. 2.15 показана полученная топология антенны с обозначенными
размерами.
а
б
Рис. 2.15.
диаграммой направленности после процедуры оптимизации:
Электродинамическая модель антенны с разностной
а – лицевая сторона; б – обратная сторона подложки
37
L
Результаты моделирования модуля коэффициента отражения
представлены на рис. 2.16.
Рис. 2.16. Результаты моделирования модуля
На рис. 2.17 приведена объемная диаграмма направленности антенны
на резонансной частоте f = 1800 МГц, а на рис. 2.18 – ее сечения.
S
11
Рис. 2.17. Диаграмма направленности антенны в линейном
масштабе f = 1800 МГц
38
а
б
Рис. 2.18.
направленности антенны в линейном мас штабе в
Сечение объемной диаграммы
E-плоскости (а) и Н-плоскости (б)
39
На рис. 2.19, а, б показано распределение поверхностного тока
и напряженности электрического поля антенной системы с разностной
диаграммой направленности. Исходя из полученных результатов, можем убедиться в синфазности сигналов, подводимых к каждому
ИДВЦКП.
а
б
Рис. 2.19.
Распределение поверхностного тока (а) и напряженности
электрического поля (
б) антенной системы
Полученные результаты моделирования используются для подготовки
пояснительных записок соответствующих выпускных квалификационных
работ при соблюдении правил их оформления, перечисленных в [2.3].
При необходимости углубленного исследования той или иной антенны
целесообразно воспользоваться рекомендациями работы [2.4].
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]