Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог диссертаций

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

Диссертационная работа:

Грецьких Дмитро В’ячеславович. Енергетичні характеристики крупноапертурних антен-випрямлячів при неспіввісному розміщенні передавальної та приймальної апертури у зоні Френеля : Дис... канд. наук: 05.12.07 - 2004.

Скачать диссертацию *

* Ссылка размещена на правах рекламы



Аннотация к работе:

Грецьких Д.В. Енергетичні характеристики крупноапертурних антен-випрямлячів при неспіввісному розміщенні передавальної та приймальної апертури у зоні Френеля. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.07 – антени та пристрої мікрохвильової техніки. – Харківський національний університет радіоелектроніки, м. Харків, 2003.

У дисертації представлено вирішення наукової задачі удосконалення моделей крупноапертурних ректен у зоні Френеля, що дозволяють, у порівнянні з раніше відомими, провести достовірні розрахунки їхніх енергетичних характеристик у НВЧ – ВВЧ діапазонах частот при неспіввісному розміщенні відносно передавальної апертури.

У роботі показано, що розроблення ректен, як ключових елементів систем БПЕ, перспективне у міліметровому діапазоні хвиль. Запропоновано наближену модель ПВЕ як чарунки періодичності ректенн мікрохвильового діапазону, що враховує вплив паразитних елементів корпусу діодів Шотткі і їхній опір втрат. Запропоновано новий підхід щодо побудови систем БПЕ, який дозволяє підвищити їх результувальний ККД за рахунок збудження приймально-випрямної апертури полем з АР, максимально близьким до рівномірного. Уперше вирішено задачу визначення енергетичних характеристик КРС як на основній частоті, так і на частотах гармонік залежно від ступеня неспіввісності апертур системи БПЕ при незмінному АФР передавальної антени.

У результаті дисертаційних досліджень вирішено наукову задачу удосконалення методів аналізу крупноапертурних ректен у зоні Френеля, що дозволяють, у порівнянні з раніше відомими, провести достовірні розрахунки їхніх енергетичних характеристик у НВЧ – ВВЧ діапазонах частот при неспіввісному розміщенні щодо передавальної апертури.

У дисертації отримано наступні основні результати:

1. Запропоновано наближену модель чарунки періодичності (ПВЕ) крупноапертурних ректен, що враховує вплив паразитних елементів корпусу й опір втрат діодів Шотткі. Це дозволило провести дослідження ректен у всьому мікрохвильовому діапазоні хвиль, включаючи міліметровий. Зокрема, з'ясувати граничні можливості сучасних діодів Шотткі по ККД і визначити значення вхідних опорів випромінювачів, при яких вони реалізуються. Ці дані є новими і служать певним критерієм при обґрунтуванні вибору того або іншого типу випромінюючої структури ректенн.

2. Детально досліджені ПВЕ антен-випрямлячів міліметрового діапазону хвиль, випромінюючими структурами яких є періодичні решітки вібраторів, квадруполів і періодичні мікрострічкові структури типу “колінеарні проводи”, “сітка” з використанням корпусних діодів Шотткі. У результаті проведеного дослідження уперше виявлено, що структури типу “ колінеарні проводи” і “сітка”, на відміну від вібраторних і квадрупольних решіток, не дозволяють реалізовувати максимальний ККД випрямлення, тому що вхідні опори цих випромінювачів у точках установки діодів у 3-4 рази менші, ніж необхідні для реалізації передачі максимальної потужності від випромінювача до нелінійного елемента. Позитивною якістю згаданих структур є можливість значного подавлення випромінювання на частотах вищих гармонік без застосування додаткових схемних рішень. Інша їхня перевага у порівнянні з вібраторами і квадруполями – можливість досягнення високих значень питомої поверхневої потужності (6,926 кВт/м2 проти 3,099 кВт/м2).

3. Досліджено випромінюючі структури типа “сітка” з інтегрованими безкорпусними діодами на арсенід-галієвому підкладні. До переваг таких структур варто віднести можливість реалізації максимального ККД випрямлення і високої питомої поверхневої потужності. Основний їх недолік – це великий рівень побічного випромінювання на частотах гармонік, що погіршує ЕМС і, отже, перешкоджає практичному використанню таких структур без додаткових засобів фільтрації гармонік.

4. Уперше запропоновано спосіб і вирішено задачу збільшення ККД ректени за рахунок синтезу поля опромінення її апертури, максимально близького до рівномірного при відомих геометричних розмірах і робочій частоті системи БПЕ. Виведено необхідні розрахункові формули для визначення розподілів поля по апертурах антен системи БПЕ і ККД перехоплення.

Отримано раніше не відомі співвідношення для аналізу ККД випрямлення, збору і потужності побічного випромінювання, що враховують їхню залежність від ступеня нелінійності динамічних характеристик ПВЕ і вплив квадратичного фазового набігу по апертурі ректени. Дані співвідношення дозволяють швидко визначити граничні можливості крупноапертурних антен-випрямлячів по енергетичних характеристиках. З їхньою допомогою з'ясовано, що максимальний результувальний ККД у системах БПЕ досягається не у випадку збудження апертури ректени гаусовим пучком, як вважали раніше, а у випадку її збудження синтезованим полем. Виграш у ККД при цьому становить 4-16 %.

5. Уперше вивчено питання, пов’язані з визначенням енергетичних характеристик крупноапертурних антен-випрямлячів на основній частоті і частотах гармонік, залежно від ступеня відхилення передавальної і приймальної антен від співвісного положення при незмінному АФР передавальної антени. Вирішено задачу про визначення ККД перехоплення ректенн із круглою і квадратною апертурами при різних полях їхнього збудження.

Виведено розрахункові співвідношення для ККД випрямлення, збору і потужності побічного випромінювання при опроміненні ректени несиметричним АФР, за допомогою яких проведено порівняльний аналіз ККД ректени при наявності і відсутності помилки співвісності. Числові дослідження показали, що неспіввісне розміщення апертур передавальної антени і ректени (порядку 40 %) суттєво (приблизно на 25 % при значенні числа Френеля 1,535) погіршує результувальний ККД системи БПЕ, при цьому кожна зі складових результувального ККД фактично рівноправно впливає на загальний негативний результат.

6. Проведено експериментальні дослідження антен-випрямлячів на частоті 2,45 ГГц. Дані експерименту порівнювалися з даними розрахунку по розроблених моделях. Проведені дослідження підтвердили вірогідність створених моделей.

Мета дослідження дисертаційної роботи, яка пов'язана з розвитком методів аналізу енергетичних характеристик КРС у зоні Френеля, досягнута і всі поставлені часткові задачі вирішені повністю. Перспективними напрямками подальших досліджень можуть бути розроблення ефективних способів подавлення побічного випромінювання крупноапертурних ректен; оцінка поляризаційних втрат, що виникають при нахилі ректени відносно своєї осі; вивчення параметрів ПВЕ і ректени в цілому в перехідному режимі.


Меню
Реклама



2006-2009 © Диссертации и авторефераты Украины