Исследование матрицы рассеяния однокаскадной шахматной схемы возбуждения многоэлементного излучателя


https://doi.org/10.36027/rdeng.0421.0000196

Полный текст:




Аннотация

Проведено исследование матрицы рассеяния сложного многополюсника, представляющего собой шахматную схему возбуждения многоэлементного излучателя. Матрица рассеяния устройства составлена из матриц рассеяния неидеальных направленных ответвителей и учитывает связи между перекрестными выходами схемы возбуждения. Показано, что использование матриц рассеяния неидеальных направленных ответвителей в расчете матрицы рассеяния устройства позволяет получить коэффициенты взаимной связи между выходами схемы возбуждения и повысить точность расчета амплитудно-фазового распределения в раскрыве многоэлементного излучателя.

Решена задача нахождения матрицы рассеяния сложного многополюсника, построенного из неидеальных направленных ответвителей по однокаскадной шахматной схеме. Проведено исследование матрицы рассеяния схемы возбуждения, в которую входят неидеальные направленные ответвители с ненулевыми элементами матриц рассеяния, представляющими коэффициенты отражения на входах направленных ответвителей и изоляцию их выходов. Полученные выражения для элементов матрицы рассеяния схемы возбуждения использованы для расчета амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля в раскрыве излучателя, содержащего шесть излучающих элементов. Использование полученных выражений позволяет проводить расчет амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля на выходах схемы возбуждения с учетом реальных электрических характеристик направленных ответвителей. Предложенные формулы могут применяться при исследованиях многоэлементных излучателей, проводимых в целях получения диаграмм направленности специальной формы, например, секторных и столообразных.

Выполнено моделирование схемы возбуждения с волноводно-щелевыми направленными ответвителями для многоэлементного излучателя Ка-диапазона частот. Представлено сравнение элементов матрицы рассеяния устройства, полученных путем расчета по предложенным формулам и электродинамическим моделированием в программе, использующей метод конечных элементов.

Сравнение диаграмм направленности многоэлементного излучателя, построенных с использованием рассчитанного амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля в раскрыве излучателя для систем возбуждения с идеальными и неидеальными направленными ответвителями, показывает их различие в уровне боковых лепестков и в ширине главного лепестка. Наблюдается значительно лучшее совпадение диаграмм направленности, полученных с учетом предложенных формул для реальных направленных ответвителей, с результатами проверочного электродинамического моделирования по сравнению с диаграммами направленности, рассчитанными для устройства с идеальными направленными ответвителями. Таким образом, учет реальных электрических характеристик направленных ответвителей в схеме возбуждения позволяет получить более точные диаграммы направленности многоэлементного излучателя.


Об авторах

Ю. С. Русов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Русов Юрий Сергеевич

Кафедра Радиоэлектронные системы и устройства (РЛ1), доцент,

SPIN-код: 6868-8236



А. А. Пропастин
Акционерное Общество «Научно-производственное предприятие «Салют», Москва; МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Пропастин Алексей Алексеевич

АО НПП «Салют», Москва, Россия, инженер-электроник;

кафедра Радиоэлектронные системы и устройства (РЛ1), ассистент,

SPIN-код: 7195-7100



Список литературы

1. Скобелев С.П. Фазированные антенные решетки с секторными парциальными диаграммами направленности. М.: Физматлит, 2010. 320 с.

2. Skobelev S.P. On the subarray radiation pattern in phased arrays with interwoven feeding networks // 13th European conf. on antennas and propagation: EuCAP 2019 (Krakow, Poland, March 31 – April 5, 2019): Proc. N.Y.: IEEE, 2019. Pp. 1 – 4.

3. Skobelev S.P. On the radiation performance of the limited-scan arrays with interwoven feeding networks // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2019. Vol. 18. No. 6. Pp. 1114 – 1118. DOI: 10.1109/LAWP.2019.2910298

4. Sidorov K.M., Skobelev S.P. Analysis of a network for feeding planar subarrays with flat-topped radiation patterns // Radiation and scattering of electromagnetic waves: RSEMW 2021 (Divnomorskoe, Russia, June 28 – July 2, 2021): Proc. N.Y.: IEEE, 2021. Pp. 191 – 194. DOI: 10.1109/RSEMW52378.2021.9494053

5. Русов Ю.С., Пропастин А.А. Анализ характеристик многоэлементного излучателя на основе однокаскадной шахматной схемы возбуждения // Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации: 11-я междунар. науч.-техн. конф. (Суздаль, Россия, 7-10 октября 2018 г.): Материалы. М.: Изд-во науч.-технологич. центра уникального приборостроения РАН, 2018. С. 63 – 65.

6. Пропастин А.А., Русов Ю.С. Анализ матрицы рассеяния последовательного делителя мощности с учетом характеристик его составных частей // 6-я Всероссийская микроволновая конф. (Москва, Россия, ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, 28-30 октября 2018 г.): Тр. Москва, 2018. С. 34 – 36.

7. Силаев М.А., Брянцев С.Ф. Приложение матриц и графов к анализу СВЧ устройств. М.: Советское радио, 1970. 248 с.

8. Коган Н.Л., Машковцев Б.М., Цибизов К.Н. Сложные волноводные системы. Л.: Судпромгиз, 1963. 356 с.

9. Гостев В.И., Конин В.В., Мацепура А.Л. Линейные многоканальные устройства сверхвысоких частот. Киев: Радiоматор, 1997. 316 с.

10. Diaz Caballero E., Belenguer A., Esteban H., Boria V.E. Extending the cascading by pairs of multiport generalized scattering matrices for characterizing the connected ports // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2014. Vol. 24. No. 11. Pp. 733 – 735. DOI: 10.1109/LMWC.2014.2348181

11. Belenguer A., Diaz Caballero E., Esteban H., Borja A.L., Cascon J. Krylov's solver based technique for the cascade connection of multiple n-port multimodal scattering matrices // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. 2013. Vol. 61. No. 2. Pp. 720 – 726. DOI: 10.1109/TMTT.2012.2231696


Дополнительные файлы

Для цитирования: Русов Ю.С., Пропастин А.А. Исследование матрицы рассеяния однокаскадной шахматной схемы возбуждения многоэлементного излучателя. Радиостроение. 2021;(4):1-12. https://doi.org/10.36027/rdeng.0421.0000196

For citation: Rusov Y.S., Propastin A.A. Research of the Scattering Matrix of a Single-cascaded Chessboard Excitation Scheme of a Multi-element Radiator. Radio Engineering. 2021;(4):1-12. (In Russ.) https://doi.org/10.36027/rdeng.0421.0000196

Просмотров: 77

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)