Підвищення ефективності випромінюючих компонентів інфокомунікаційних систем на основі щілинних ліній передачі

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розробленню методів та моделей підвищення ефективності випромінюючих компонентів на основі щілинних ліній передачі для пристроїв інфокомунікаційних систем. В роботі досліджено принципи побудови випромінюючих компонентів на основі щілинних ліній передачі. Отримано форму та ефективні геометричні розміри випромінювача, що збуджується полем біжучої хвилі у щілинній лінії передачі, для забезпечення поперечного випромінювання. Розроблено математичну модель процесу випромінювання щілини в екрані скінчених розмірів із застосуванням методу наведених електрорушійних сил для знаходження взаємних опорів диполів двох ортогональних решіток в присутності діелектрика. Запропоновано метод визначення параметрів щілинної лінії передачі, який дозволяє отримати більш точні значення коефіцієнту сповільнення та коефіцієнту загасання хвилі у щілинній лінії передачі. Розроблено та виготовлено макет антенної решітки щілинних ромбічних випромінювачів із синфазним живленням окремих елементів, що дало змогу підвищити ефективність пристроїв даного класу з поліпшеними масогабаритними показниками. Отримано рівень кросполяризованого сигналу щілинного ромбічного випромінювача в напрямку нормалі на 18 дБ нижчим відносно максимального значення. Диссертационная работа посвящена разработке методов и моделей повышения эффективности излучающих компонентов на основе щелевых линий передачи для устройств инфокоммуникационных систем. В работе исследованы принципы построения излучающих компонентов на основе щелевых линий передачи. Получена форма и эффективные геометрические размеры излучателя, возбуждаемого полем бегущей волны в щелевой линии передачи, для обеспечения поперечного излучения. Разработана математическая модель процесса излучения щели в экране конечных размеров с применением метода наведенных электродвижущих сил для нахождения взаимных сопротивлений диполей двух ортогональных решеток в присутствии диэлектрика, с помощью которой выполнена сравнительная оценка влияния размеров экрана на форму диаграммы направленности. Предложенная модель представляет структуру щелевого излучателя в виде плоской антенной решетки, что обеспечивает эффективность благодаря уменьшению количества математических операций при высокой точности. Сходимость вычисления диаграммы направленности составляет 1.1х10-3. Предложен метод определения параметров щелевой линии передачи, который позволяет получить более точные значения коэффициента замедления и коэффициента затухания волны в щелевой линии передачи. Создан макет щелевого ромбического излучателя, в котором использование металлического рефлектора под углом позволяет влиять на величину волнового сопротивления вдоль щелевой линии передачи. Это позволило получить большую полосу рабочих частот на 2.3%, по сравнению с петлевыми щелевыми излучателями. Разработан и изготовлен макет антенной решетки щелевых ромбических излучателей с синфазным питанием отдельных элементов, что позволило повысить эффективность устройств данного класса с улучшенными массогабаритными показателями. Получен уровень кроссполяризационного сигнала щелевого излучателя ромбической формы в направлении нормали на 18 дБ ниже максимального значения. The thesis is devoted to the development of methods and models for increasing the efficiency of emitting components on the basis of slot transmission lines for using in the information and communication systems. In this research work the principles of construction of radiating components on the basis of slot transmission lines are investigated and developed. The shape and effective geometrical dimensions of the emitter excited by the traveling wave field in the slot transmission line are obtained, to provide transverse radiation. The mathematical model of the slot radiating process in the finite size screen was contributed using the method of induced electromotive forces for finding the mutual impedances of the dipoles of two orthogonal arrays in the presence of a dielectric. The method of determining the parameters of the slot transmission line, which allows to obtain more accurate values of the slow factor and wave attenuation coefficient in the slot transmission line, is proposed. The layout of the antenna array of rhombic slot emitters with in-phase power supply of separate elements have been developed and made. It made it possible to increase the efficiency of devices of this class with improved massdimensional indices. Obtained the level of the crosspolarized signal of the slot emitters of the rhombic form in the direction of the normal up to 18 dB lower of the maximum value.