شکل 3-4 : تغييرات رسانایی و سوسپتانس بر حسب عمق شکاف[25]
همانطور که اشاره شد نمودار های دیگری برای این شکاف و شکاف های دیگر در مراجع متفاوت وجود دارد اما چون این نمودار ها در فرکانس های خاصی می باشد و همچنین اثر کوپلینگ متقابل را در نظر نگرفته اند از این نمودار ها در طراحی آرایه ها نمی توان استفاده کرد.
طراحی آرایه های شکاف دار موجبری
مطابق شکل 5-3، يک آرايه صفحه‏اي از المان‏هاي موجبر شکاف‏دار را می‏‏توان از کنار هم قرار دادن چندين آرایه خطی موجبر شکاف دار ايجاد نمود.
شکل 3-5 : نمونه‏ای از يک آرايه صفحه‏ای موجبر شکاف‏دار
کوپلينگ متقابل ميان شکاف‏ها در يک آرايه موجبر شکاف دار بسیار بالا است، بنابراين تغييراتي در ابعاد و مکان شکافها بايد ايجاد شود تا تغييرات فرکانس رزونانس جبران شود. بسياري از طراحي‏هاي شکاف‏ها براي بيم ثابت يا کاربردهاي اسکن مکانيکي46 است که آرايه روي يک پايه قرار داده می‏‏شود تا چرخانده شود. اسکن الکترونيکي47 هم در راستاي محور مماس بر زير آرايه‏هاي خطي موجبر امکان‏پذير است. معمولا طراحی ها به گونه ایست که آنتن در راستای سمت48 به صورت مکانیکی و در راستای ارتفاع49 به صورت الکترونیکی اسکن می کند. شيفت‏دهنده‏هاي فاز50 و تضعيف کننده‎ها51 در شبکه اي که سيگنال‏هاي تغذيه به هر زير آرايه را فراهم می‏کند، قرار داده می‏شوند.
همانطور که اشاره شد تأخير ميان شکاف‏ها، با فرکانس تغيير می‏کند، و اين آن چيزي است که سبب محدوديت پهناي باند در آرایه های موجبر شکاف دار است. به همین دلیل در آرایه های موج رونده موجبر شکاف دار، بيم تشعشع‏کننده بوسيله آنتن در راستاي محور طولي موجبر، همراه با تغيير فرکانس اسکن می‏کند.
آرايه‏های موجبر شکاف دار به دو گروه تقسيم‏بندی می‏شوند:
1- آرايه‏هاي موج ايستان (standing ware array)

سایت ما حاوی پایان نامه های زیادی است – می توانید جستجو کنید :

2- آرايه هاي موج رونده (traveling ware array)
درنوع اول المان‏ها به فاصله از هم قرار می‏گيرند و يک بيم broadsideتشعشع می‏کنند. همانطور که می دانیم ميدان‏ها در هر، 180 درجه اختلاف فاز پیدا می کنند، بنابراين شکاف‏ها را به صورت چيدمان‏هاي -/+ قرار می‏‏دهند تا همگي هم فاز تغذيه شوند. زیرا این چیدمان باعث می شود که 180 درجه دیگر اختلاف فاز بین شکاف های کنار هم، برقرار شود.
آرایه های رزونانسی به دو روش می‏توانند تغذيه شوند. يکي تغذيه از طرفين يا کناره52 و ديگري تغذيه از وسط است. در نوع اول، تغذيه از يکي از طرفين صورت گرفته و طرف ديگر اتصال کوتاه53 می شود. در نوع دوم تغذيه از مرکز موجبر صورت می‏گيرد و دو انتها اتصال کوتاه می‏گردد.
آرايه‏هاي نوع موج رونده، زماني استفاده می‏شود که راستاي بيم اصلي به زوايايي اشاره می‏کند که نسبت به موجبر در وضعيت broadsideنيستند و يا اسکن فرکانسي مورد نياز است.در اين حالت لازم نيست که فاصله ميان المان‏ها حتما يکسان باشد و باید از فاصله ي پرهيز ‏شود.

مطالب مشابه در سایت

SABZFILE.COM

موجود است

در طراحي اين نوع آرايه‏ها مهم است که پايانه‏هايي با تطبيق عالي در پهناي باند عملکرد با VSWRبسيار کم وجود داشته باشد تا از تشکيل امواج بازتابش جلوگيري شود. در اين نوع آرايه ها، تنها تغذيه از انتهاي موجبرها امکان پذير است. براي ماکزيمم نمودن پهناي باند امپدانس آرايه، المان‏هاي تشعشعی(شکاف ها) به گونه‏اي طراحي می‏شوند که در فرکانس مرکزي عملکردشان، رزونانس داشته باشند. لذا آنها را شکاف‏هاي رزونانسي گويند که اين مسأله را نبايد با آرايه‏هاي رزوناسي که پيش‏تر بررسي شد، اشتباه گرفت. در آرايه‏هاي رزونانسي برخلاف آرايه هاي موج رونده، شرايط موج ايستان داخل موجبر برقرار است.
همانگونه که ذکر شد، دو نوع اصلي آرايه‏هاي موجبر شکاف دار، آرايه‏هاي رزونانسي و موج رونده وجود دارد و بسته به نوع شکاف که می‏تواند موازی يا سری باشد، انواع مختلفی از آرايه‏های موجبری شکاف‏دار را می توان طراحی کرد. در اين بخش به روش‏هاي طراحي انواع مختلف آرايه‏هاي موجبر شکاف‏دار پرداخته می‏شود.
طراحی آرایه موجبر شکاف دار از نوع رزونانسی
آرايه هاي موجبر شکاف دار رزونانسي هم از نوع خطي و هم از نوع صفحه اي در موارد زيادي خصوصاً در کاربرد رادارهای هوایی مورد استفاده قرار می‏گيرند. به عنوان مثال مزيت استفاده از يک آرايه موجبر شکاف‏دار صفحه‏اي در مقابل يک رفلکتور سهموی54 آن است که آرايه باريک‏تر است و بيم و سطح لوب‏هاي فرعي آن قابل شکل‏دهي است.
اصول کلي عملکرد آرايه‏هاي موجبر شکاف‏دار رزونانسی آن است که المان‏هاي شکاف بوسيله يک موج ايستان در داخل موجبر تحريک می‏شوند و لذا همگي هم‏فاز هستند. امپدانس (ادميتانس)، در يک خط انتقال در فواصل تکرار می‏شود. اگر امپدانس‏هاي (ادميتانس‏های) شکاف سري (موازي) در فرکانس مرکزي حقيقي باشند، آنگاه امپدانس هاي (ادمتيانس‏های) شکاف‏هاي قبلي در موجبر در شکاف بعدي با يکديگر جمع می‏شوند زیرا هر معادل آنست که یک دور کامل به اندازه 360 درجه حول نمودار اسمیت55 چرخیده ایم. لذا مسأله آن است که امپدانس يا ادميتانس مجموع شکاف‏ها در نقطه تغذيه مساوي با امپدانس يا ادمتيانس ذاتي موجبر باشد. اين امر داشتن حداقلVSWRدر فرکانس کار مرکزي را تضمين می‏کند. شکاف‏ها در طول موجبر در جايي قرار داده می‏شوند که توزيع جريان، نزديک مقدار ماکزيمم باشد. جريان هاي Transverseکه هم فاز با می‏دان الکتريکي هستند، شکاف‏هاي طولي (نوع a) و شکاف‏هاي واقع در ديواره هاي کناري را تحريک می‏کنند. پس اين شکاف‏ها روي مرکز موجبر در ولتاژ ماکزيمم قرار داده می‏شوند. جريان‏هاي طولي که در فاز مخالف ميدان الکتريکي هستند، شکاف‏هاي سري را تحريک می‏کنند پس آنها را در حداقل ولتاژ در طول موجبر قرار می‏دهند.[15]
آرایه خطی رزونانسی موجبر شکاف دار
طراحي يک آرايه شکاف موجبري خطي ابتدا با تعيين توزيع روزنه‏ها و در نتيجه تحريک شکاف‏ها براي رسيدن به پهناي بيم، گين و سطح لوب کناري مورد نظر، در فرکانس مرکزي باند عملکرد انجام می‏شود. برای مثال همانطور که در فصل پیش مطرح شد می توان به وسیله پهنای بیم و سطح لوب کناریمورد نظر، یک توزیع جریان پیوسته خطی از روش تیلور بدست آورد که مشخصات مورد نظر را به ما می دهد. سپس می توان با sample گیری (هر) جریان تحریک هر کدام از شکاف ها را بدست آورد.
از آنجايي که شکاف‏ها به فاصله از هم قرار دارند، و هم فاز هستند، پترن آرايه در راستاي صفحه طولي موجبر بوسيله تعداد المان ها و دامنه تحريکشان کنترل می‏شود.دامنه تحريک بسته به نوع شکافی که استفاده می شود، بوسيله فاصله دادن المان‏ها از خط وسط موجبر و يا با چرخاندن شکاف‏ها نسبت به مرکز آنها و يا ترکيبي از اين دو کنترل می‏گردد. مربع ولتاژتحريک يک شکاف متناسب با توان تشعشعي از آن و رسانایی رزونانس آنهاست. براي يک آرايه خطي با Nشکاف، می‏توان نوشت[1] :
(3.22)∑_(n=1)^N▒g_n =W
(3.23)g_n=(A^2 (n))/(∑_(i=1)^N▒〖A^2 (i)〗)=KA^2 (n) , n=1,2,…,N
که رسانایی رزونانس nامين شکاف است که نسبت به ادمتيانس موجبر ، نرماليزه شده است، A(n)توزيع ولتاژ یا جریان در موقعيت nامين شکاف است (که از یک توزیع خاص مثل تیلور بدست می آید)، Kفاکتور نرماليزه56 توان و Wبراي آرايه‏هاي تغذيه از کنار برابر يک و براي آرايه‏هاي تغذيه از وسط مساوي دو می‏باشد تا در ورودی تطبیق داشته باشیم. زمانی که آرایه از وسط تغذیه می شود، اگر از پورت به سمت داخل آرایه نگاه کنیم واضح است که دو بار یکسان موازی با هم دیده می شود. ادمیتانس معادل این دو بار باید برابر با ادمیتانس ذاتی موجبر باشد به این دلیل در این حالت W باید برابر با 2 باشد.
معادلات (3.22) و (3.23) را بايستي براي بدست آوردن حل کنيم. با توجه به اينکه دامنه تحريک شکاف يا A(n)، بر اساس نوع توزيع (مثلا تيلور)، تعيين می‏شود، پس از بدست آوردن ، بايد ابعاد شکاف و موقعيت آنها در موجبر به گونه اي تنظيم شود که شکاف nام رسانایی را داشته باشد.
شکل زیر دو روش تغذيه اين نوع آرايه ها را نشان می‏دهد، در هر دو حالت فاصله ميان اتصال کوتاه آخر موجبر تا آخرين شکاف است. اتصال کوتاهي که از فاصله ديده می‏شود مدار باز57 است لذا ادمیتانس آن صفر می باشد.
شکل 3-6 : آرايه موجبر خطی با شکاف رزونانسی طولی ، الف) تغذيه از کنار، ب) تغذيه از وسط
در آرايه شکافي خطي هم شکاف‏هاي طولي موازي( نوعa) و هم شکاف‏هاي موازي در ديواره کناري(نوع b) را می‏توان به کار برد.شکاف‏هاي طولي باريک، پترني با مولفه پلاریزاسیون متقاطعبسيار کم ايجاد می‏کند.
يک مثال از يک آرايه خطي با شکاف طولي در دو ديواره مقابل هم که از انتها تغذيه می‏شود و در باندXبه کار رفته است، به همراه منحنی تطبيق وروردی ()، در شکل (3-7) نشان داده شده است.

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید