شکل 3-8 : نمونه‏ هایی از آرايه صفحه‏ای موجبری شکاف‏دار
از آنجايي که حداقل عرض پهن موجبر مساوي با نصف طول موج در فرکانس قطع است، فاصله بين المان‏ها در موجبرهای مجاوربرای شکاف هایی که روی بدنه پهن موجبر زده می شود، در فرکانس کار، بزرگتر از است که می‏تواند ايجاد لوب هاي گریتینگ در زواياي اسکن بالاتر از يک مقدار مشخص در صفحه عمود بر موجبرها کند. همانند طراحي استاندارد آنتن‏هاي آرايه فازي، پترن تشعشعي آرايه تابعي از موقعيت و تحريک المان‏ها نسبت به يکديگر است.
تغذيه آرايه‏هاي صفحه‏اي رزونانسي بزرگ اغلب با استفاده از شبکه‏هاي موجبري با تغذيه corporateيا تغذيه با شکاف های سري، صورت می‏پذيرد. نمونه اي از اين ساختارها در شکل زیر آورده شده است.
تعداد زير آرايه‏هاي موجبري قابل تغذيه شدن با يک موجبر ثانويه، که با شکاف‏هاي سري يا موازي توان را به زیر آرایه ها کوپل می کنند، از نظر پهناي باند امپدانسي وابسته به تعداد المان‏هاي روي هر موجبر است و از اين نظر محدوديت وجود دارد.[38]
شکل 3-9 : نمونه‏ هایی از آرايه صفحه‏ای موجبری شکاف‏دار از نوع رزونانسی
برای تغذیه زیر آرایه ها معمولا از شکاف نوع d استفاده می شود، از این رو کوپلينگ توان به زیر آرایه ها بوسيله شکاف‏ها، با چرخاندن زاويه شکاف‏ها صورت می‏گيرد. بسته به تعداد زير آرايه‏هايي که بايد تغذيه شوند، لايه هاي متعددي ازموجبر در شبکه تغذيه مورد نياز است. یک حالت ساده از این روش تغذیه در شکل زیر نشان داده شده است.همانطور که دیده می شود آرایه از چندین خط موجبری کنار هم تشکیل شده است و توسط یک موجبر که در زیر این خطوط قرار دارد تغذیه می شوند. روی موجبر تغذیه، شکاف های سری نوع d قرار دارد که خطوط موجبری کنار هم ( زیر آرایه ها) را تغذیه می کنند.
در حالت کلي، سيستم تغذيه از وسط با شکاف سري ساده‏تر است و طراحي فشرده‏تري نسبت به حالت سيستم تغذيه از انتهاي موجبر یا corporate دارد. اما دقت زيادي بايد به خرج داد چرا که شکاف‏هاي تغذيه گاهي شديداً به شکاف‏هاي تشعشع کننده که در بالاي آنها قرار دارند، کوپل می‏شوند. اين مسأله خصوصاً براي شکاف‏هاي سري نوع d و شکاف‏هايي که در ديواره کناري موجبر قرار دارند، شديدتر است. شکاف‏هاي طولي موازي نوع aکوپل شديدي ندارند مگر آنکه ارتفاع موجبر بسيار کم باشد.[1]
شکل 3-10 : نمونه ای از آرایه صفحه ای رزونانسی با تغذیه از وسط توسط شکاف های سری
آرايه‏هاي شکافي رزونانسي سري به روش مشابه با آرايه‏هاي شکافي موازي طولي طراحي می‏شوند. اما چون همانطور که اشاره شد وضعيت پلاريزاسيون متقاطع آنها خيلي خوب نيست، بيشتر به عنوان تغذيه زیر آرایه ها استفاده می‏شوند. دليل استفاده از آنها براي کاربرد تغذيه، آن است که المان‏ها را می‏توان حول خط وسط موجبر قرار داد و می‏توان موجبرهاي ديگري را که به فاصله از هم قرار دارند، تغذيه نمود.
شکاف‏ها روي خط وسط موجبر قرار می‏گيرند و نسبت به خط وسط، زاويه آنها تغيير داده می‏شود به گونه‏ای که انرژی از موجبر از طریق شکاف به زیر آرایه ها کوپل می‏شود. بر خلاف شکاف‏های موازی که طول رزونانس آنها تحت تاثير ميزان فاصله از خط وسط موجبر است، طول رزونانس شکاف‏هاي سريتقريباً نسبت به زاويه چرخش آنها حساس نيست. به دليل حفظ هم فاز بودن شکاف‏هايي که با فاصله از هم قرار داده می‏شوند، يکي در ميان، زاويه‏ها را به صورت + و – قرار می‏دهند.
وقتي تحريک مورد نياز شکاف طولي موازي يا سري تعيين گرديد، رسانایی يا مقاومت شکاف ها تعيين می‏گردد. سپس ابعاد شکاف و فاصله از خط وسط موجبر، براي شکاف‏هاي موازي و زاويه چرخش براي المان‏هاي سري، محاسبه می‏شود. با استفاده از مدار معادل شکاف و با فرض اين که همه شکاف‏ها در رزونانس هستند، رسانایی ‏ها یا مقاومت سري نرمالایز شده شکاف ها در موجبر، به کمک معادلات زير تعيين می‏شوند[1]:
(3.24)∑_(n=1)^(N_k)▒〖g_(m,n)=W〗
(3.25)∑_(n=1)^(N_k)▒r_(m,n) =W
که تعداد المان‏های تشعشعی در يک موجبر واقع در رديف mام است.
اگر تغذيه از کنار باشد، w=1 است و اگر تغذيه از وسط باشد، w=2. فرض کنيد توان تشعشع شده بوسيله شکاف‏هاي يک زيرآرايه موجبري به صورت زير باشد:
(3.26)B_k^2 (m)=∑_(n=1)^(N_k)▒〖A^2 (m,n) 〗 m=1,2,…,M و K=1,2,…,K
که A(m,n) ولتاژ یا جریان تحریک المان nام ردیف mام می باشد وKتعداد بخش هاي موجبري در m امين رديف است. بنابراين و از روابط زير بدست می‏آيد:
(3.27)g_(m,n)=(A^2 (m,n))/(B_k^2 (m))
(3.28)r_(m,n)=(A^2 (m,n))/(B_k^2 (m))
وقتي gو rبه کمک روابط فوق و با تعيين دامنه تحريک شکاف ها، معين شوند، جداول طراحي را می‏توان براي رسيدن به مقادير اوليه ابعاد و مکان شکاف‏ها به کاربرد و سپس داده ها را optimizedنمود.
نرم افزارهاي تجاري براي طراحي آرايه‏هاي شکاف‏دار وجود دارد. ولي در نظر گرفتن اثرات کوپلينگ متقابل و لبه‏ها در آرايه‏هاي بزرگ، هنوز مساله مهمی ‏است که روش‏هاي قطعي براي طراحی آن وجود ندارد. وقتي يک آرايه با قابليت‏هاي بالا مد نظر باشد، مثلاً سطح لوب فرعي بسيار پايين، ممکن است نياز به کدنويسي جهت بهينه نمودن ساختار باشد.

مطالب مشابه در سایت

SABZFILE.COM

موجود است

آرايه‏هاي روزنانسي با استفاده از شکاف اریب63 بر روی ديواره‏ کناري موجبر
اين نوع شکاف‏ها در ديواره کناري موجبر تعبيه می‏شوند. شکاف‏ها جهت عملکرد در حالت رزونانس طراحي می‏شوند و طول آنها نزديک به نصف طول موج است. از آنجا که ابعاد ديواره کناري موجبر معمولا کمتر از نصف پهناي آن است، شکاف در ديواره‏هاي پهن موجبر نيز فرو می‏رود. در اين نوع آرايه‏ها نياز به استفاده از spacerميان موجبرهاي مجاور است. مزيتي که اين حالت نسبت به آرايه‏هايي با شکاف‏هاي روي بدنه پهن‏تر دارد، آن است که فاصله نزديکتر المان‏ها سبب حذف grating lobe در اين حالت می‏شود. اين نوع آرايه ها از نظر پلاريزاسيون متقاطع نيز مشکلاتي دارند.
طراحی آرایه موجبری شکاف دار از نوع موج رونده
برخلاف آرايه هاي موجبري شکاف دار رزونانسي، اين نوع آرايه هاي موج رونده از شرايط ايجاد رزونانس و يا امواج ايستان در موجبر پرهيز می‏کنند و به خاطر خاصیت موج روندگی این آرایه ها دارای پهنای باند فرکانسی خوبی می باشند. شکاف‏هاي آرايه‏هاي موج رونده به اندازه مقداری بيشتر يا کمتر از نصف طول موج موجبر نسبت به يکديگر فاصله دارند. اما مشابه با حالت آرايه‏هاي رزونانسي، در اين مورد نيز از شکاف‏هاي رزونانسي استفاده می‏شود تا عملکرد آرايه از لحاظ پهناي باند فرکانسي افزايش يابد. يک بار تطبيق در انتهاي موجبر قرار داده می‏شود تا از ايجاد بيم ثانويه ناشي از امواج برگشتي جلوگيري نمايد. همچنين تلاش‏هاي زيادي بايد صورت پذيرد تا از انعکاس از هر شکاف و انعکاس از Terminationجلوگيري به عمل آيد.
فاصله ميان شکاف‏ها، نزديک و نه برابر با نصف طول موج موجبري انتخاب می‏شود تا انعکاس توانی که از هر شکاف صورت می گیرد به صورت هم فاز در ورودی جمع نشوند. این امر باعث می شود که اختلاف فازی کمتر یا بیشتر از 180- درجه بین شکاف ها برقرار شود. از طرفی پلاريته شکاف‏هاي مجاور بايستي عکس يکديگر باشدکه منجر به 180 درجه اختلاف فاز دیگر بین شکاف ها می شود.[1] این دو مسئله باعث می شود که در نهایت اختلاف فازی کمتر یا بیشتر از صفر(360) درجه بین شکاف ها برقرار شود و باعث می شود بیم اصلی به زاویه ای که مقداری با زاویه broadside اختلاف دارد اشاره کند. براي مثال شکاف‏هاي طولي موازي در طرفين خط وسط موجبر به صورت يک در ميان قرار می‏گيرند و يا شکاف‏هاي موازي روي ديواره کناري با زاويه‏هاي مثبت و منفي نسبت به خط عمود بر ديواره قرار می‏گيرند.
دو نوع آرايه آنتن شکاف دار موج رونده در حالت کلي وجود دارد:
1- آرايه با فاصله يکنواخت64 ميان شکاف‏ها که جهت ايجاد يک بيم باريک با سطح لوب فرعي پايين مناسب است.

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

2- آرايه با فاصله غير يکنواخت65 ميان شکاف‏ها که در طراحي بيم هاي شکل يافته (شکل دهی پرتو66) مورد استفاده قرار می‏گيرد.
شکاف‏هاي موازي طولي، شکاف‏هاي موازي در ديواره کناري و شکاف‏هاي سري در هر دو نوع آرايه از نوع موج رونده قابل استفاده است.
آرايه‏های موج رونده همواره از کنار تغذيه می‏شوند و در انتها یک بار تطبیق قرار داده می شود. این آرایه ها را نمی توان از وسط تغذیه کرد. برای توضیح موضوع در شکل 11-3 یک آرایه موج رونده با شکاف های اریب روی دیواره کناری موجبر برای زاویه 85 درجه با توزیع تیلور در طول آرایه،طراحی شده و در نرم افزار CST شبیه سازی شده است. به گونه ای که آرایه از وسط و توسط یک T-junction تغذیه می شود. طراحی این آرایه به گونه ای بوده است که فرض شده است که توان 1w وارد آرایه شده و نصف توان وارد شاخه سمت چپ و نصف دیگر وارد شاخه سمت راست شده است و با استفاده از فرمول هایی که در مورد آنها بحث خواهد شد این آرایه طراحی شده است.

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید