Одиночные дисковая и прямоугольная МПА на подложке ФЛАН-3,. Одиночные дисковая и прямоугольная мпа на подложке флан 3,8 для диапазона частот 9,2 9,6 ггц в cst дмпа

• Название: Одиночные дисковая и прямоугольная мпа на подложке флан 3,8 для диапазона частот 9,2 9,6 ггц в cst дмпа
• Дата: 28.10.2021
• Размер: 397.8 Kb.
• Имя файла: Одиночные дисковая и прямоугольная МПА на подложке ФЛАН-3,.docx
• Тип: Документы; #257882

Одиночные дисковая и прямоугольная МПА на подложке ФЛАН – 3,8 для диапазона частот 9,2 … 9,6 ГГц в CST

1. ДМПА

Излучатель создан на подложке ФЛАН-3,8 (ε = 3,8; tgΔ = 0,002) толщиной h = 1,5 мм. Все проводники медные с σ = 6×10⁷ Сим/м. Радиус полоскового диска а = 4,14 мм, удаление центра поперечного штыря возбуждения от центра диска по ОХ составляет х₀ = 1,392 мм. Соотношение радиусов внешнего и внутреннего проводников коаксиального кабеля питания соответствует 50 – Омному SMA – разъему с а₂/а₁ =2,075 мм/0,6375 мм = 3,255. Рабочим для ДМПА в диапазоне рабочих частот является колебание ТМ₁₁. Размеры прямоугольного экрана ДМПА А×В×Т = 36,4×23,2×1 мм.



Частотные зависимости S₁₁(f) и К_С(f) ДМПА, рассчитанные в CST v.12:





В диапазоне частот 9,2 … 9,6 ГГц, рассчитанные в CST v.12, S_11max = -11,9863 дБ (Р_ОТР/Р_ПАД ≤ 6,33%); К_Сmax = 1,672. При этом, резонансная частота ДМПА f₀ = 9,39 ГГц, на которой К_С = К_Сmin = 1,0403.

Резонансная частота, рассчитанная в CST v.20, f₀ = 9,408 ГГц, где К_Сmin = 1,0327. Т.о. отличие значений f₀, рассчитанных в разных версиях CST, составляет всего δf₀ = + 0,2%, что значительно меньше диапазона рабочих частот МПА Δf = 4,255%.

Значения параметров ДН по мощности G(θ) и К_С для различных частот, рассчитанные в CST v.12, приведены в таблице ( в скобках даны значения тех же параметров, рассчитанные в CST v.20):

f,ГГц	Gm,дБ	2θ0,5E0	2θ0,5H0	ηA,%	КС
9,2	5,5(5,4)	114,8(115,4)	88,8(88,9)	90(88,6)	1,64(1,7)
9,4	5,7(5,6)	118,4(119,1)	90,8(90,9)	96(95)	1,047(1,038)
9,6	5,5(5,55)	119,6(120,1)	94,4(94,3)	91(92)	1,672(1,59)

ДН ДМПА по мощности на частоте 9,4 ГГц:

пространственная ДН G(θ,φ)



ДН G(θ) в пл. Е (пл. XOZ, φ = 0)



ДН G(θ) в пл. H (пл. YOZ, φ = 90⁰)



2. ПМПА



ПМПА, как и предыдущий излучатель, выполнен на диэлектрической подложке ФЛАН – 3,8. Размеры проводящей пластины ПМПА а×в×t = 12,5×7,07×0,1 мм. Удаление центра поперечного штыря возбуждения от левой широкой стенки пластины х₀ = 0,7 мм. Размеры прямоугольного экрана ПМПА А×В×Т = 36,4×23,2×1 мм.

Частотные зависимости S₁₁(f) и К_С(f) ПМПА, рассчитанные в CST v.12:





В диапазоне частот 9,2 … 9,6 ГГц, рассчитанные в CST v.12, S_11max = -13,521 дБ (Р_ОТР/Р_ПАД ≤ 4,5%); К_Сmax = 1,534. При этом, резонансная частота ПМПА f₀ = 9,396 ГГц, на которой К_С = К_Сmin = 1,0025.

Значения параметров ДН по мощности G(θ) и К_С для различных частот, рассчитанные в CST v.12, приведены в таблице:

f,ГГц	Gm,дБ	2θ0,5E0	2θ0,5H0	ηA,%	КС
9,2	5,84	114,6	84	93	1,516
9,4	5,76	120,3	89,6	97	1,01
9,6	5,3	124,3	102,1	93	1,534

ДН ПМПА по мощности на частоте 9,4 ГГц:

пространственная ДН G(θ,φ)



ДН G(θ) в пл. Е (пл. XOZ, φ = 0)



ДН G(θ) в пл. H (пл. YOZ, φ = 90⁰)



Таким образом, результаты численного исследования показывают, что рассматриваемые полосковые излучатели по своим характеристикам идентичны и способны обеспечить качественную работу АФАР, элементарными ячейками которой они являются, в требуемом диапазоне рабочих частот при двумерном широкоугольном электронном сканировании окружающего пространства.

ДМПА и ПМПА имеют крайне простые конструкции и системы питания, что делают их весьма технологичными при массовом производстве и применении. Круглая дисковая пластина ДМПА на 39% меньше по площади прямоугольной пластины ПМПА. С учетом криволинейной формы границы диска это может привести к тому, что в составе плотной антенной решетки взаимные связи между элементами – ДМПА будут существенно меньше, чем в решетке из элементов – ПМПА. Преимуществами же ПМПА является, во – первых, несколько лучшее согласование с питающей линией в полосе частот 9,2 … 9,6 ГГц, чем ДМПА, и, во – вторых, больший уровень отношения напряженностей полей на основной и ортогональной поляризациях излучения в секторах углов сканирования АФАР также в сравнении с ДМПА.

Одной из распространенных в настоящее время тенденций при разработке АФАР, является объединение отдельных излучателей в панели, т.е. стандартные мало элементные антенные решетки, из которых, затем, составляется общее полотно АФАР требуемой формы. В качестве примера панели из МПА для создания излучающего полотна с треугольной сеткой размещения элементов может быть рассмотрена следующая 9 – ти элементная симметричная решетка ДМПА:



Электромагнитное моделирование основных характеристик панели в CST позволит, например, изучить влияние взаимных связей ближайших по отношению друг к другу элементов на важнейшие характеристики и параметры полноформатной АФАР в секторах сканирования.

Улановский А.В.

16.04.21 г.