Підвищення ефективності ребристо-стержневої випромінювальної структури з використанням плазмового розряду

Abstract

У дисертаційній роботі розв’язано актуальне науково-практичне завдання розроблення методу підвищення ефективності випромінювання РСС шляхом використання плазмового розряду та зміни параметрів модуляції ПІ. Для цього було використано математичне та імітаційне моделювання, яке дало змогу дослідити та виявити конструктивні параметри ПІ РСС, співрозмірної з довжиною хвилі у вільному просторі, при яких досягається поперечне випромінювання, підвищити спрямованість якого вдалося заміною металевого стержня плазмовим розрядом. За допомогою високорівневої інтерпретованої мови програмування «Python» розроблено комп’ютерний засіб з використанням об’єктно-орієнтованої методології програмування, призначений для автоматизації розв’язку задачі аналізу РСС скінченних розмірів на основі методу наведених ЕРС. Розроблено експериментальний зразок РСС довжиною 4λ0, в якій використано плазмовий розряд замість металевого стержня для верифікації розроблених моделей та оцінки підвищення її ефективності випромінювання. Отримана форма та ефективні геометричні розміри РСС з використанням плазмового розряду підвищили КСД на 3,592 дБ у поперечному напрямку відносно головної осі структури. В диссертационной работе решена актуальная научно-практическая задача разработки метода повышения эффективности излучения ребристо-стержневой структуры путем использования плазменного разряда и изменения параметров модуляции поверхностного импеданса. Для этого было использовано математическое и имитационное моделирование, которое дало возможность исследовать конструктивные параметры поверхностного импеданса ребристо-стержневой структуры, соразмерной с длиной волны в свободном пространстве, при которых достигается поперечное излучение, повысить направленность которого удалось заменой металлического стержня плазменным разрядом. С помощью высокоуровневого интерпретированного языка программирования «Python» разработана программа с использованием объектно-ориентированной методологии программирования, предназначенная для автоматизации решении задачи анализа ребристо-стержневой структуры конечных размеров на основе метода наводимых электродвижущих сил. Разработан экспериментальный образец ребристо-стержневой структуры длиной 4λ0, в которой был использован плазменный разряд вместо металлического стержня для верификации разработанных моделей и оценки повышения ее эффективности излучения. Полученная форма и эффективные геометрические размеры ребристо-стержневой структуры с использованием плазменного разряда повысили коэффициент направленного действия на 3,592 дБ в поперечном направлении относительно главной оси структуры. The thesis presents the contribution to the solution of the scientific and practical task of method development for increasing of a corrugated-rod structure radiation efficiency by plasma discharge using and modulation parameters changing of the surface impedance. Mathematical and simulation modeling was used for investigation of the surface impedance constructive parameters of the corrugated-rod structure which is proportionated to wavelength in free space for achievement of transverse radiation and as a result directivity had been improved by the metal rod replacing with plasma discharge. The author used high-level interpreted programming language «Python» for program development using object-oriented programming methodology for solution automation of the corrugated-rod structure problem analyzing with finite dimensions based on induced electromotive forces method. An experimental model of the corrugated-rod structure has been designed where plasma discharge was used instead of a metal rod for developed models verification and evaluation of radiation efficiency increasing. The resulting shape and the effective geometric dimensions of the corrugated-rod structure based on plasma discharge increased the directivity by 3,592 dB in the transverse direction relative to the main axis of the structure.