2. Использование сапр cst microwave studio и agilent ads для параметрического синтеза тем- рупора
В современных сверхширокополосных радиотехнических системах широко используются различные рупора с ТЕМ- волной, поскольку антенны такого типа позволяют обеспечить приемлемые габаритные размеры антенного устройства.
Использование САПР CST Microwave Studio и Agilent ADS для параметрического синтеза нестандартных профилей ТЕМ- рупоров является актуальным примером использования современных методов разработки устройств СВЧ и антенн с использованием специализированных САПР. На рис. 19 показана модель ТЕМ- рупора на основе метода конечных интегралов во временной области, построенная в CST Microwave Studio.
Рис. 19. Модель ТЕМ- рупора
На рис. 20 представлены поверхностные токи полученные в результате моделирования модели ТЕМ- рупора. На рис. 21 представлена расчетная диаграмма направленности модели ТЕМ- рупора. На рис. 22 представлена расчетная Диаграмма Смита модели ТЕМ- рупора.
Рис. 20. Поверхностные токи в модели ТЕМ- рупора
Рис. 21. Диаграмма направленности модели ТЕМ- рупора
Рис. 22. Диаграмма Смита входных характеристик модели ТЕМ- рупора
Адекватная
электродинамическая модель ТЕМ- рупора
позволяет применить методы оптимизации
для улучшения параметров входных
характеристик в сверхширокой полосе
частот. Процедура параметрического
синтеза нерегулярного ТЕМ- рупора
сводится к минимизации целевой функции,
,
где
- вектор варьируемых в пределах
значений ширины полосков рупора в точках
,
;
- множество частот, принадлежащих
рабочему диапазону
,
;
- положительные весовые множители
значимости величины модуля коэффициента
отражения на рассматриваемой частоте
,
.
Кроме
электродинамической модели ТЕМ- рупора
в процедуре параметрического синтеза
используется также более простая модель
ТЕМ- рупора виде ступенчатой несимметричной
полосковой линии с эквивалентной
нагрузкой на конце, что позволяет
использовать теорию длинных линий и
применить генетические алгоритмы
параметрического синтеза (рис. 23).
Рис. 23.Форма полоска несимметричного рупора, синтезированного с помощью генетического алгоритма
3. Оптимизация входных характеристик сверхширокополосной щелевой антенны бегущей волны на основе использования генетического алгоритма
На основе модификации профиля щелевых антенн бегущей волны (ЩАБВ) методами параметрической оптимизации создаются сверхширокополосные антенны, обладающие высокими значениями коэффициента перекрытия.
Использование САПР CST Microwave Studio и Agilent ADS для параметрического синтеза нестандартных профилей щелевых антенн бегущей волны является актуальным примером использования современных методов разработки устройств СВЧ и антенн с использованием специализированных САПР. На рис. 24 показана модель щелевой антенны бегущей волны на основе метода конечных интегралов во временной области, построенная в CST Microwave Studio.
Рис. 24. Модель щелевой антенны бегущей волны
Для оптимизации входных характеристик щелевых антенн бегущей волны в сверхширокой полосе частот наиболее эффективна методика, основанная на построении модели анализируемой антенны в виде последовательного соединения четырехполюсников.
Оптимизированный профиль ЩАБВ показан на рис. 25. Частотные зависимости КСВН, построенные с помощью электродинамических моделей, основанных на численном решении векторного интегрального уравнения для поверхностной плотности тока показаны на рис. 26, сплошной линией для «классической» антенны Вивальди (щель у которой расширяется по экспоненциальной зависимости); пунктирной линией - для синтезированной ЩАБВ.
|
|
Рис. 25. Профиль ЩАБВ |
Рис. 26. Частотные зависимости КСВН. |
