СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2012

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ● не учитывалась толщина металла ветвей вибраторов; ● трансформатор сопротивлений 3 представлен в виде металлической коробки, в которую включается S матрица; ● на металлические части модели на ложено граничное условие идеаль но проводящей поверхности. Порт 1 (см. рис. 5), порт на ребре – Edge port в FEKO, является виртуаль ным входом антенны. Использование данного порта удобно при моделиро вании микрополосковых, планарных фильтров, делителей мощности, цир куляторов, мостов и линий питания. Установка сеткиразбиения конструк ции (Mesh) также может сократить вре мя расчёта. Это важно, если РТУ имеет сверхширокую полосу частот и боль шой разброс электрических размеров конструкции. Логопериодическая ан тенна с плоскими вибраторами имеет набор резонансных зон, т.е. таких участков конструкции, где поверхно стная плотность тока наибольшая. Зо ны имеют длину около половины дли ны волны. Вибраторы, не участвующие в формировании зон, можно считать неактивными рефлекторами или ди ректорами. На активных излучателях сетку разбиения желательно делать более плотной, чем на пассивных (см. рис. 6). Программные средства FEKO позволяют выполнять тонкую настройку Mesh в проблемных, на взгляд инженера, местах конструкции. Для установки оптимального разбие ния в критических местах геометрии, проект было решено разделить на три части. В каждойиз частей применяется локальная сетка в соответствии с задан ным участком частотного диапазона. Разбиение данной конструкции со держит в нижнем диапазоне частот 9548 треугольников и не больше 12 000 элементов на верхних частотах. Рас чёт 16 частотных точек занимает око ло 9 ч на персональном компьютере с ОЗУ объёмом 3,5 Гб и четырёхъядер ным процессором (2,66 ГГц). Результа ты расчёта приведены на рисунке 6. Как было сказано выше, отличитель нойособенностьюлогопериодической антенны является небольшое измене ние входного импеданса с изменени ем частоты. Как видно из рисунка 7, входное сопротивление антенны без учёта питающей линии колеблется в районе 140 Ом. Необходимо согласо вать входное сопротивление антенныс 50 омным сопротивлением стандарт ного коаксиального кабеля с помощью трансформатора сопротивлений. Математическая модель идеального трансформатора (см. рис. 8) описыва ется матрицей передачи: ( 2 ) В задаче согласования роль этого трансформатора играет линия пита ния, выполненная в виде симметрич ной полосковой линии, имеющей на одном конце волновое сопротивление 55 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2012 Рис. 9. Общий вид линии питания, выполняющей функцию согласующей структуры Полосок Диэлектрические клинья 1,45 1,4 1,35 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1 1,05 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Экспериментальные данные Теоритический расчёт КСВ f, ГГц 15 16 Рис. 10. КСВ на входе трансформаторной линии, подключенной к антенне Частота, ГГц |S11| Фаза |S11|, град. |S12| Фаза |S12|, град. |S21| Фаза |S21|, град. |S22| Фаза |S22|, град. 1 0,44 –179,24 0,89 –3,96 0,89 –3,97 0,45 –8,51 2 0,43 158,90 0,90 –13,00 0,90 –13,00 0,43 –4,73 3 0,42 141,57 0,90 –20,95 0,90 –20,95 0,43 –3,31 4 0,42 124,78 0,89 –28,74 0,89 –28,74 0,43 –2,09 5 0,41 108,96 0,89 –36,33 0,89 –36,33 0,43 –1,46 6 0,40 93,66 0,89 –43,83 0,89 –43,83 0,42 –1,17 7 0,41 78,60 0,89 –51,28 0,89 –51,28 0,43 –1,02 8 0,40 62,80 0,88 –58,84 0,88 –58,84 0,42 –0,39 9 0,40 50,61 0,88 –65,84 0,88 –65,84 0,42 –2,12 10 0,39 31,98 0,88 –73,80 0,88 –73,81 0,41 0,39 11 0,39 15,69 0,88 –81,44 0,88 –81,44 0,41 1,42 12 0,39 3,69 0,87 –88,41 0,87 –88,41 0,42 –0,44 13 0,39 –11,92 0,87 –95,92 0,87 –95,92 0,42 0,04 14 0,39 –26,95 0,87 –103,33 0,87 –103,33 0,42 0,14 15 0,39 –43,79 0,87 –111,04 0,87 –111,04 0,43 1,50 16 0,40 –60,77 0,86 –118,79 0,86 –118,79 0,44 2,89 17 0,37 –75,28 0,87 –126,07 0,87 –126,07 0,41 2,72 18 0,40 –86,94 0,85 –133,03 0,85 –133,03 0,44 0,66 S"матрица полосковой линии . © СТА-ПРЕСС