CC BY
41
Филимонов Дмитрий Викторович
Технологический институт Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.
E-mail: [email protected].
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: 89034322224.
Filimonov Dmitry Viktorovich
Taganrog Instiute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: [email protected].
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: 89034322224.
УДК 621.396
A.O. Касьянов, СИ. Заковоротный
РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕЯНИЯ ПЛОСКОЙ МИКРОПОЛОСКОВО-ШТЫРЕВОЙ РЕКТЕННОЙ РЕШЕТКИ ОТРАЖАТЕЛЬНОГО ТИПА
Приводятся результаты численного исследования характеристик рассеяния волн печатными элементами микропапосково-штыревых переизлучателей, находящихся в составе . -ствуют об адекватности разработанной математической модели.
Микрополосково-штыревой переизлучатель; численное исследование; импеданс; ; .
A.O. Kasyanov, S.I. Zakovorotniy
THE NUMERICAL RESULTS OF FLAT MICROSTRIP-STUBS RECTENNA ARRAY SCATTERING CHARACTERISTICS STUDY
In paper results of testing of algorithm for calculation of scattering behaviors from the combined microstrip radiators being in array are resulted. The results received during numerical modeling, confirm to adequacy of the developed mathematical model.
The microstrip-stubs rectenna; numerical research, an impedance; scattering characteristics; the polarization scattering matrix.
В [1] разработана математическая модель микрополосково-штыревой ректен-ной решетки, позволяющая на электродинамическом уровне анализировать многоэлементные печатные структуры как компоненты беспроводных энергосистем. Целью работы является численное исследование характеристик рассеяния плоской микрополосково-штыревой ректенной решетки отражательного типа.
Управление токами в микрополосково-штыревой отражательной решетке посредством выбора импедансов, числа и мест подключения штырей.
[2]
-
. -
онных элементах микрополосковой отражательной решетки (ОР), которое оказывают вводимые в ее состав штыри, имеющие ненулевой поверхностный импеданс.
Рассмотрим численный пример, демонстрирующий, что с помощью импе-дансных штырей можно управлять токами в апертуре микрополосковой отражательной решетки и её характеристиками рассеяния. Покажем, что, изменяя импе-, -ки, а следовательно, и ее характеристиками рассеяния. На рис. 1 (врезка) показана топология единичной ячейки решетки из квадратных МПЭ (заштрихованная об)
апертуры: «х» - координаты центров базисных функций X -й составляющей магнитного тока апертуры; «о» - то же для у -й составляющей. Для микрополоско-
во-штыревой отражательной решетки с параметрами ё1 = = ё2 = ё = Л/5;
к = 10Л/125; £г = 1 в случае нормального падения на нее возбуждающей пло-
- ( ) -личных поверхностных сопротивлениях импедансного штыря К,,1иЬ получены
распределения модуля комплексной амплитуды X -й составляющей ностного магнитного тока (рис. 1) в единичной ячейке решетки.
У
-
Рис. 1. Распределения поверхностного магнитного тока апертуры
Область определения функций Ум| (х/ё) показана в виде линейки из крестообразных элементов повышенной толщины на врезке рис. 1. При этом для графиков, приведенных на рис. 1, приняты следующие обозначения: 1 - идеально
проводящие штыри; 2, 3, 4, 5 и 6 - Я,,шЬ = 0,01 кОм; 0,05 кОм; 0,1 кОм; 0,5 кОм и
1 кОм соответственно; 7 - штыри отсутствуют. Как видно из графиков, введение штырей в состав решетки приводит к появлению всплесков в распределении поверхностного магнитного тока апертуры решетки в окрестности мест включения штырей. Причем величиной этих всплесков можно управлять, изменяя импеданс штырей. Как показано в [2], количеством всплесков в распределении поверхностного магнитного тока апертуры можно управлять, изменяя число штырей, подключенных к микрополосковым элементам.
На рис. 2 приведены распределения по импедансному штырю модуля комплексной амплитуды г -й составляющей поверхностного электрического тока
Известия ЮФУ. Технические науки
J,f| {р/к). При этом для графиков, приведенных на рис. 2, приняты следующие
обозначения: 1 - идеально проводящий штырь; 2, 3, 4, 5 и 6 - Я5ЫЪ =10 Ом; 50 Ом; 100 Ом; 500 Ом и 1 кОм соответственно.
14.
20
чА м
1
У 2
3
4
5 ~ а
)\= —
-1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0І2 -0,1 1]\\
Рис. 2. Распределениее поверхностного электрического тока штыря Как видно из графиков, увеличение Я5Ыъ приводит к монотонному уменьше-
нию амплитуды тока ленная на рис. 3 .
3:
что иллюстрирует зависимость
3!\ (иь), представ-
20
15
10
5
О
иА м
\
Рис. 3. Характеристика управления
Управление характеристиками рассеяния микрополосково-штыревой ОР посредством выбора импедансов, числа и мест ШТЫрей. ^ак
показано в [2], введение в состав печатных ОР штырей позволяет на основе мик-рополосково-штыревых отражательных решеток строить деполяризующие плоские электродинамические структуры. Продемонстрируем возможность управления поляризационными характеристиками поля, отраженного такой решеткой, посредством изменения импедансов штырей. Проанализируем представленные на
рис. 4 ЧХ элементов поляризационной матрицы рассеяния (ПМР)
рд
,
р = 1,2, д = 2, отражательных решеток, топология едИНИ4Н0й ячейки каждой из
которых представлена на врезке рис. 5. Выбор поляризационного базиса (х , 12) приведен на врезке.
На рис. 4 представлены частотные зависимости модулей как диагональных |£22|, так и недиагональных 12| элементов ПМР решеток с короткозамкнутым
, . 5 2.
цифрами 1-1 обозначен след плоскости падения на поверхности единичной ячейки ОР. Кривая, обозначенная символом - х - , соответствует частотным зависимостям коэффициента отражения решеток на согласованной поляризации. В то же время
кривые, для обозначения которых использованы символы:----------, ••• и - о - ,
соответствуют частотным характеристикам коэффициента отражения ОР на крос.
При этом зависимости: - х - и---------рассчитаны при толщине подложки
Ь = 0,08 X, а зависимости: - о - и • • • рассчитаны при Ь = 0,1 X и Ь = 0,06 X соответственно. Как видно из графиков, при Ь/X = 0,2 происходит полная деполяризация поля нормально падающей на решетку плоской волны. Частичная деполяризация происходит и при больших значениях длины стороны МПЭ - Ь , но ее уровень и частота деполяризации зависят от высоты подвеса печатного переизлу-чателя над экраном.
\/ « 1 ' х -' ^АУ\ \/ л г"
I ш \ V А V' V \
Р 1 / I 1 —. ' \ ч лл
А* Г 1 чч N
о--ш—
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 Ь/Л
Рис. 4. Частотные характеристики элементов ПМР
На рис. 5 показана зависимость диагонального элемента ПМР |£22| такой решетки от резистанса Кх(иЬ импедансного штыря. Видим, как, изменяя величину
Я,,шЬ, можно управлять модулем коэффициента отражения решетки, что в сочетании с показанной в [2] возможностью управлять фазой коэффициента отражения за счет соответствующего выбора числа и места включения импедансных штырей, может быть использовано как при создании плоских искусственных линзовых ан,
,
объектов с помощью управляемых покрытий на основе таких решеток [2].
, -лосково-штыревой отражательной ректенной решетки показало, что введение штырей в состав решетки приводит к появлению вблизи штырей всплесков в распределении поверхностного магнитного тока апертуры решетки.
Исследование влияния места включения штыря на электродинамические ха- , структура возбуждаемого под микрополосковым элементом поля носит характер стоячих электромагнитных волн с нулем напряженности электрического поля в . -мендации по построению на основе микрополосково-штыревых отражательных решеток плоских фазокорректирующих рефлекторов, преобразователей поляризации поля отражательного типа и управляемых радиоэлектронных покрытий.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Касьянов АХ)., Китайский М. С. Результаты численного исследования плоской ректен-
// .
науки. Тематический выпуск «Методы и средства адаптивного управления в электроэнергетике». - 2010. - № 1 (102). - С. 204-208.
2. . ., . . .
: // .
В.А. Обуховца. - М.: Радиотехника, 2006. - 240 с.
Касьянов Александр Олегович
Технологический институт Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный » . .
E-mail: [email protected].
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
.: 88634388844.
Заковоротный Сергей Иванович E-mail: [email protected].
.: 88634389358.
Kasyanov Alexander Olegovich
Taganrog Instiute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: [email protected].
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: 88634388844.
Zakovorotniy Sergey Ivanovich
E-mail: [email protected].
Phone: 88634389358.
