СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2015

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 61 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2015 Параболическое зеркало Облучатель Штанга Z на который также ставится условие IE. Этот гибридный метод сочетает в себе положительные стороны и метода FEM, и метода IE. Анализируемый объ- ём, который разбивается на тетраэдры, значительно уменьшается (до 10 раз), а точность расчёта дальнего поля соот- ветствует методу FEM. А НАЛИЗ ОФСЕТНОЙ ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ФИЗИЧЕСКОЙ ОПТИКИ Гибридный метод IE-PO (см. раздел 4 в таблице 2), реализованный в HFSS, позволяет заменить облучатель (см. рис. 6) сохранённым решением, полученным заранее в другом проекте. Таким образом, связанные задачи реша- ются последовательно. Когда получе- ны данные по дальнему полю облуча- теля, рассчитывается решение для зер- кала, а в качестве облучателя выступает решение, полученное ранее. Поэтому размер задачи уменьшается, что позво- ляет решить на ПК более сложную зада- чу. При этом затенение облучателем игнорируется. Этот метод реализован в той же структуре, но с одним нюансом: в раз- деле Solve ставится опция PO [4]. В этом режиме от фазового центра к центру каждого треугольника зеркала прочер- чивается путь, находится угол между возбуждающим сегментом и плоско- стью треугольника, и по этим данным считается ток на поверхности облуча- емой зеркальной антенны. Для больших зеркальных систем можно считать, что оптимальной будет система с максимальным КНД. Увеличить КНД моделируемой офсет- ной зеркальной антенны можно, если изменять положение облучателя в не- больших пределах. Ещё одним спосо- бом является оптимизация разбиения поверхности зеркала. Оптимизировать разбиение можно таким образом, что- бы большие группы треугольников имели нормали, направленные в сто- роны облучателя зеркальной антен- ны. Расчёт диаграммы направленно- сти и КНД (см. рис. 7 и 8) выполнен для частоты 11 ГГц. Как видно из рисунка 8, уровень боко- вых лепестков при расчёте методом физической оптики (20 дБ) хуже, чем данные разработчика (25 дБ). С учётом анализа данных, приведённых в табли- це 1, можно показать, что уровень боко- вых лепестков в методе PO показыва- ет завышение уровня боковых лепест- ков до 5 дБ. Время расчёта ДН, показанной на рисунке 8, для указанных условий составило 8–10 минут. В ЫВОД В процессе расчёта офсетных зер- кальных антенн, получено совпаде- ние результатов расчёта на программе HFSS и данных, приводимых изготови- телем антенны. Программа HFSS ANSYS, как гибкий современный инструмент проектирования сложных антенных систем, имеет различные опции, кото- рые позволяют рассчитывать задачи больших геометрических размеров. В работе показано, как одна большая задача делится на несколько меньших. Наиболее универсальный гибридный метод EI-PO позволяет рассчитать части с размером, соизмеримым с длиной волны, методом конечных элементов или методом интегральных уравнений, а крупногабаритные части – методом физической оптики. Выполненное сравнение результатов расчёта мето- дом интегральных уравнений и мето- дом физической оптики показало, что начиная с размеров зеркальной антен- ны около 5 λ метод физической оптики даёт ту же точность, что и метод инте- гральных уравнений, но при значитель- ном увеличении времени счёта. Л ИТЕРАТУРА 1. Антенна CTB-2,4-1.1 АУМ офсетная зер- кальная производство ОАО «АлMет». г. Ульяновск. www.supral.ru. 2. Васильев Е.Н. Возбуждение тел вращения. М. «Радио и связь». 1987. 272 с. 3. Сазонов Д.М., Марков Г.Т. Антенны. 1977. М. «Энергия». 528 с. 4. www.orcada.ru . Рис. 8. Сечение ДН, решение методом физической оптики Рис. 5. Зеркальная параболическая антенна, облучаемая рупором, с рассчитанными на них токами, текущими на поверхности Рис. 6. Ближнее поле, облучающее параболическое зеркало офсетной антенны Рис. 7. Трёхмерная ДН, рассчитанная методом физической оптики