مرحله بعدی در طراحی آرایه sample گیری از توزیع جریان تیلور می باشد تا دامنه تحریک هرکدام از المان ها تعیین شود. برای این کار ابتدا باید راستای بیم اصلی پترن آرایه مشخص شده و سپس با استفاده از فرمول 37.3 فاصله بین المان ها در آرایه موج رونده مشخص شود.
بدست آوردن فاصله بین المان ها و بررسی تاثیرات آن بر پهنای باند و پترن
برای این منظور ابتدا آرایه موج رونده ای برای زاویه 85 درجه طراحی شده است و سپس در نرم افزار CST شبیه سازی شده است. برای زوایای طراحی کمتر از 90 درجه طبق فرمول 37.3 فاصله بین المان ها بیشتر از λ_g/2 در فرکانس مرکزی می شود و برای فرکانس های پایینتر از فرکانس مرکزی ممکن است که طول الکتریکی بین المان ها λ_g/2 شده و مقدار VSWR به خاطر جمع شدن هم فاز انعکاس های شکاف ها در ورودی پیک بزند.در فرکانس های بالا نیز به دلیل بزرگ شدن طول الکتریکی بین المان های تشعشعی یا شکاف ها طبق فرمول 36.2 احتمال به وجود آمدن لوب گریتینگ وجود دارد. فرضا اگراندازه λ_g/2در فرکانس مرکزی برابر 7.7 سانتی متر باشد و برای زاویه بیم اصلی 85 درجه فاصله بین المان ها 8.8 سانتی متر می شود.در شکل 2-4 شمای کلی این آرایه نشان داده شده است.
شکل 2-4 : آرايه خطی موجبر شکاف دار موج رونده با شکاف های اریب برای زاویه 85درجه
در شکل زیر VSWR آرایه بر حسب فرکانس کشیده شده است. همانطور که دیده می شود اندازه VSWR در فرکانس های پایین در حال زیاد شدن می باشد به صورتی که در ابتدای باند اندازه VSWR بیشتر از مقدار 1.5 می شود. اما هرچه فرکانس بیشتر شده اندازه VSWR کم شده و نزدیک مقدار یک باقی می ماند.
شکل 3-4 :VSWRدر کل بازه فرکانسی برای آرایه با زاویه بیم اصلی 85 درجه
در شکل های زیر پترن آرایه در راستای سمت، در ابتدا، مرکز و انتهای باند فرکانسی کشیده شده است. همانطور که مشاهده می شود هرچه فرکانس بالا می رود لوب گریتینگ در حال به وجود آمدن می باشد. به گونه ای که در انتهای باند لوب گریتینگ به خوبی قابل مشاهده می باشد.
شکل 4-4 : پترن در راستای سمت در فرکانس 2.7 GHz
شکل 5-4 : پترن در راستای سمت در فرکانس 2.85GHz
شکل 6-4 : پترن در راستای سمت در فرکانس 3GHz
همانطور که از نتایج دیده می شود دو مسئله محدود کننده لوب گریتینگ در فرکانس های بالای باند و VSWR در فرکانس های پایین باند وجود دارد. اگر طراحی را برای زوایای کمتر از 85 درجه انجام دهیم، یعنی فاصله بین المان ها را بیشتر از حالت قبل بکنیم،VSWR در ابتدای باند بهتر شده اما لوب گریتینگ در انتهای باند وضعیت بدتری پیدا می کند. اما اگر فاصله بین المان ها را کمتر کنیم یعنی طراحی را برای زوایای نزدیک به 90 درجه انجام دهیم وضعیت گریتینگ لوب در انتهای باند بهتر شده اما VSWR در ابتدای باند بسیار زیاد می شود. برای مشخص شدن این موضوع طراحی دیگری برای زاویه 86.5 درجه صورت گرفته و شبیه سازی شده است. برای این زاویه، فاصله بین المان ها کمتر از حالت قبل شده و نزدیکتر به λ_g/2 می شود.
شکل 7-4 پترن آرایه در فرکانس 3GHz را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود پترن در انتهای باند وضعیت بهتری پیدا کرده است و لوب گریتینگ بسیار کوچک و قابل چشم پوشی می باشد. اما همانطور که در شکل 8-4 مشاهده می شود اندازه VSWR در ابتدای باند پیک زده و مقدار بسیار زیادی پیدا می کند.
شکل 7-4 : پترن در راستای سمت در فرکانس 3GHz
شکل 8-4 :VSWR در کل بازه فرکانسی برای آرایه با زاویه بیم اصلی 86.5 درجه
با طراحی و شبیه سازی های انجام گرفته این نتیجه را می توان گرفت که برای پهنای باند فرکانسی 10 درصد، آرایه را نمی توان برای زوایای کمتر از 90 درجه طراحی کرد.
برای طراحی هایی که برای زوایای بیشتر از 90 درجه صورت می گیرد طبق فرمول 37.3 فاصل بین المان ها کمتر از λ_g/2 می شود و تنها عامل محدود کننده اندازه VSWR در انتهای باند فرکانسی می باشد که احتمال دارد طول الکتریکی بین المان ها نزدیک به λ_g/2 شده و VSWR زیاد شود. به دلیل کاهش فاصله بین المان ها، مسئله گریتینگ لوب در انتهای باند فرکانسی به خودی خود حل می شود.
در این حالت اگر طراحی به صورتی انجام پذیرد که در طول کل باند فرکانسی، طول الکتریکی بین المان ها همواره کمتر از λ_g/2 در فرکانس های مورد نظر باشد مسئله VSWR نیز حل می شود.
بعد از انجام شبیه سازی های متعدد بهترین فاصله بین المان ها 6.5 سانتی متر بدست آمده است که باعث می شود در طول کل باند فرکانسی اندازه VSWR نزدیک به مقدار یک بماند. زمانی که فاصله بین المان ها 6.5 سانتی متر باشد، زاویه بیم اصلی 97.2 درجه می باشد. باید توجه داشت که زوایای بیشتر از 90 درجه یعنی راستای بیم اصلی به سمت تغذیه خم می شود و زوایای کمتر از 90 درجه یعنی راستای بیم اصلی به سمت بار تطبیق گرایش پیدا می کند.
بدست آوردن دامنه تحریک و رسانایی شکاف ها

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

بعد از مشخص شدن فاصله بین المان ها همانطور که قبلا به آن اشاره شد نوبت به sample گیری از توزیع جریان تیلور بدست آمده، می باشد تا دامنه تحریک شکاف ها مشخص شود. برای این موضوع فاصله بین اولین شکاف تا نقطه تغذیه و آخرین شکاف تا بار تطبیق برابر با نصف فاصله بین شکاف ها یعنی 3.25 سانتی متر در نظر گرفته شده است. در این تحقیق منظور از طول آرایه، فاصله نقطه تغذیه در موجبر تا بار تطبیق می باشد. اما طول کل آرایه در حقیقت فاصله اولین شکاف تا آخرین شکاف می باشد. از این رو همانطور که بعدا دیده خواهد شد در صورتی که طراحی برای پهنای بیم 1.9 درجه می باشد، در نتایج شبیه سازی پهنای بیم آرایه 2 درجه خواهد شد. چون با مسائل مطرح شده طول آرایه در حقیقت کمتر از مقدار طراحی در نظر گرفته می شود.
همانطور که گفته شد طول آرایه برای پهنای بیم 1.9 درجه تقریبا 3.8 متر بدست می آید. چون فاصله بین المان ها 6.5 سانتی متر می باشد تعداد کل شکاف ها با تقسیم 3.8 متر به 6.5 سانتی متر و بعد از گرد کردن 58 می شود.
همانطور که در فصل پیش مطرح شد در طراحی آرایه های موج رونده باید درصدی از توان را در نظر گرفت که به بار تطبیق می رسد زیرا شکاف ها همه توان را نمی توانند تشعشع کنند. در این تحقیق فرض شده است که 5 درصد توان به بار تطبیق می رسد.
با استفاده از روشی که در فصل پیش برای طراحی آرایه های موج رونده با فاصله یکنواخت میان عناصر مطرح شد ادامه برنامه متلب برای تعیین رسانایی های هرکدام از شکاف ها به صورت زیر نوشته شده است.
ادامه برنامه متلب برای تعیین رسانایی هرکدام از شکاف ها :
teta=input(‘scan angle from broade side in degree teta=’);
d=lw/(2*((lw/lg)-cosd(teta)))%…….distance between slots……….
%normalize condactance…………………………………..
for i=1:N
p(i)=I(i)^2;
end
P=0;
for i=1:N
P=P+p(i);
end
pin=1;
pl=.05;%……………absorbed power by matchedload ………..
K=(pin-pl)/P;
for i=1:N
g(i)=(K*p(i))/pin;
pin=pin-K*p(i);
end
g%……………conductances……………………………………………………………..………..
بعد از اجرای برنامه برای سطح لوب کناری -35dB، پهنای بیم 1.9 درجه وزاویه پترن اصلی 97.2 درجه، رسانایی شکاف ها به صورت زیر بدست آمده است.
Slot number
Normalized conductance
conductances
1
0.0011
2
0.0011
3
0.0013
4
0.0016
5
0.0020
6
0.0025
7
0.0032
8
0.0040
9
0.0051
10
0.0063
11
0.0077
12
0.0094
13
0.0113
14
0.0133
15
0.0156
16
0.0181
17
0.0209
18
0.0238
19
0.0270
20
0.0304
21
0.0340
22
0.0379
23
0.0419
24
0.0461
25
0.0506
26
0.0552
27
0.0599
28
0.0649
29
0.0700
30
0.0753
31
0.0807
32
0.0846
33
0.0921
34

مطالب مشابه در سایت

SABZFILE.COM

موجود است

0.0980
35
0.1040
36
0.1101
37
0.1163
38
0.1225
39
0.1287
40
0.1349
41
0.1410
42
0.1470
43
0.1527
44
0.1579
45
0.1624
46
0.1657
47
0.1674
48
0.1671
49
0.1642
50
0.1586
51
0.1502
52
0.1395
53
0.1275
54
0.1155
55
0.1049
56
0.0971
57
0.0934
58
0.0954
جدول 1-4 : رسانایی شکاف ها برای رسیدن به مشخصات پترن مطلوب
تعیین مشخصات شکاف ها
مقدمه
بعد از مشخص شدن رسانایی هرکدام از شکاف ها، نوبت به شبیه سازی کل آرایه می شود. برای شبیه سازی کل آرایه با 58 شکاف، باید مشخصات شکاف ها مانند طول و میزان زاویه چرخش آن ها برای رسیدن به رسانایی های مورد نظر مشخص شود.
همانطور که در فصل سوم بیان شد تا به حال تلاش های زیادی برای بدست آوردن مشخصات انواع شکاف ها انجام شده است. اما در اکثر آن ها اثر کوپلینگ متقابل بین شکاف ها که به شدت سطح لوب کناری را تحت تاثیر قرا می دهد [42] در نظر گرفته نشده است. برای شکاف بر روی بدنه پهن موجبر کار های زیادی توسط Elliot برای بدست آوردن مشخصات شکاف ها با در نظر گزفتن اثر کوپلینگ متقابل انجام شده است.[43] اما برای شکاف های کج روی بدنه باریک موجبر به دلیل امتداد یافتن طول شکاف به بدنه پهن موجبر تحلیل این شکاف ها بسیار مشکل بوده و در این حالت بیشتر از داده های اندازه گیری برای طراحی آرایه ها استفاده می شود که بسیار هزینه بر است.
برای مثال در مرجع [44]برای بدست آوردن مشخصات شکاف ها، 27 آرایه آزمایشی که هر کدام از 56 شکاف مشابه هم تشکیل شده است برای زوایای شکاف بین 1 تا 9 درجه ساخته شده و رسانایی شکاف ها را بدست آورده اند.
همانطور که در فصل سوم مطرح شد فرمول ها و نمودار های زیادی در مرجع های مختلف برای انواع شکاف ها مطرح شده است. برای مثال بااستفاده از نمودارهایی که در مراجع [39] و [40] ارائه شده است یک آرایه با سطح لوب کناری -35dB طراحی شده ودر نرم افزار CST شبیه سازی شده است.
پترن جهت دهندگی آنتن در شکل 9-4 نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شود سطح لوب کناری تقریبا -23dB می باشد که حدود 12dB بین مقدار طراحی و نتیجه شبیه سازی اختلاف وجود دارد. این موضوع نشان می دهد که نمودار استفاده شده دقت کافی برای تعیینمشخصات شکاف ها برای رسیدن به رساناییهای مورد نظر را ندارد و اثر کوپلینگ متقابل بین شکاف ها در این نمودار بخوبی در نظر گرفته نشده است.
شکل 9-4 : پترن یک آرایه طراحی شده با نمودار های موجود در مراجع
روش ارائه شده برای تعیین مشخصات شکاف ها

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید