(3.29)P_in=P_(all slots)+P_load=K∑_(i=1)^N▒P_i +P_L
که در رابطه فوق، Pinتوان ورودي به موجبر ، توان تشعشع شده بوسيله همه شکاف‏ها در راستای موجبر ،توان جذب شده بوسيله بار در انتهاي موجبر و توان نرماليزه تشعشع شده بوسيله شکاف iام است که با رابطه A^2 (i) که A(i) تحريک شکاف iام است محاسبه می‏شود. Kفاکتور کاليبراسيون توان است که از رابطه زير بدست می‏آيد:
(3.30)K=(P_in-P_L)/(∑_(i=1)^N▒P_i )
اگر شکاف شماره (1)، نزديک‏ترين شکاف به محل تغذيه باشد، رسانایی شکاف اول از رابطه زير بدست می‏آيد:
(3.31)g_1=(KP_1)/P_in
رسانایی شکاف دوم با کم کردن توان جذب شده بوسيله شکاف اول محاسبه می‏شود:
(3.32)g_2=(KP_2)/(P_in-KP_1 )
اين فرآيند تا شکاف Nام ادامه می‏يابد. به عبارتي رسانایی شکاف Nام برابر است با:
(3.33)g_N=(KP_N)/(P_in-K∑_(j=1)^(N-1)▒P_j )
نکته قابل توجه آن است که اين طراحي تقريبي تنها در صورتي صحيح است که رسانایی رزونانس بزرگترين شکاف يا ، رابطه زير را محقق نمايد [39,40]:
(3.34)│g_max csc⁡(K_g d)│0.447
که dفاصله ميان المان ها است و و λ_g طول موج موجبری است.
در این صورت انعکاس توان از شکاف ها بسیار کم می باشد و روابط بالا را می توان برای طراحی به کار برد.
براي آرايه‏هايي که تعداد شکاف‏ها بر روي هر قسمت موجبر زياد باشد، تعيين رسانایی ها با معادلات بالا بسيار دقيق است چرا که اندازه رسانایی شکاف ها کوچک بوده و در نتیجه اندازه توان منعکس شده از هر کدام از شکاف ها بسیار کم می باشد. اما وقتي تعداد المان ها کمتر باشد، اندازه رسانایی ها بالا رفته و مقدار بیشتری توان از هر شکاف منعکس می شود وروابط بالا دیگر دقیق نیست و اندازه VSWR بالا می رود. پس روش طراحی بالا برای آرایه ی بزرگ با پهنای بیم باریک دقیق می باشد.
طراحی آرایه موجبر شکاف دار از نوع موج رونده با فاصله یکنواخت میان عناصر
آرايهموج رونده از نوع يکنواخت را می‏توان براي طراحي يک بيم باريک با سطح لوب فرعي پايين با پهنای باند بيشتر نسبت به آرايه موجبر شکاف‏دار رزونانسي، مورد استفاده قرار داد.
اگر انعکاس ميان المان ها قابل صرفنظر باشد، يک اختلاف فاز ثابت ميان المان‏ها ايجاد می‏شود که در نتيجه يک شيفت فاز پيش رو در طول آرايه رخ می‏دهد. از رابطه (34.2) اگر بخواهیم راستای ماکزیمم پترن آرایه در راستای θ_0 باشد، داریم :
(35.3)Kd cos⁡〖θ_0 〗+β=0
که β اختلاف فاز بین شکاف ها می باشد. به دلیل چیدمان +،- بین شکاف ها اختلاف فاز بین شکاف ها را می توان به صورت زیر نوشت[1]:
(36.3)β=π-K_g L
که L فاصله بین شکاف ها می باشد.
از این رو از رابطه (35.3) نتیجه می شود که :
(37.3)cos⁡〖θ_0 〗=λ/λ_g -λ/2L
که λ طول موج در فضای آزاد و λ_g طول موج موجبری می باشد.
البته رابطه بالا در صورتی صحیح است که منظور از زاویه broadside ، 90 درجه باشد. . تاثير فاصله المان‏ها بر روي زاويه اسکن به صورت زير است.
فرض کنيد dبرابر در فرکانس باشد، بنابراين زاويه اسکن برابر نود درجه خواهد بود. حال فرض کنيد براي همان فرکانس ، باشد. حداکثر مقدار بيم در اين حالت در زاويه‏اي که به سمت بار انتهاي موجبر منحرف شده است، قرار می‏گيرد. وقتي فاصله ميان المان ها به گونه‏اي انتخاب شود که کمتر از باشد، ماکزيمم بيم در زاويه‏اي به سمت تغذيه موجبر منحرف می‏شود.
اما به ازاي يک فاصله ثابت ميان المان‏ها، به ازاي افزايش فرکانس، زاويه اسکن به سمت بارِ انتهاي موجبر منحرف می‏گردد و با کاهش فرکانس زاویه بیم اصلی به سمت تغذیه منحرف خواهد شد.
طراحی آرایه موج رونده موجبر شکاف دار نوعبا فاصله غیر یکنواخت میان عناصر
براي برخي کاربردهاي خاص، مانند کنترل ترافيک هوايي، نياز به بيم شکل داده شده مانند csc-square است تا يک بخش مشخص را اسکن نمايد. تشعشع يک بيم شکل داده شده توسط آنتن، در حالت کلي، نيازمند تغييرات فاز و دامنه در طول روزنه ها يا المان ها است. لذا لازم است که بدانيم يک آرايه شکاف‏دار خطي می‏تواند يک بيم شکل داده شده را ايجاد کند زیرا می‏توان با تغییر مشخصات شکاف میزان رسانایی شکاف ها و در نتیجه میزان توان کوپل شده یا دامنه های تحریک را کنترل نمود و با تغییر فاصله بین شکاف ها می توان فاز بین المان ها را تنظیم کرد. پروسه تعيين موقعيت هر شکاف در طول موجبر براي ايجاد تحريک مطلوب بیشتر يک عمل سعي و خطا است. در مرجع [1] در مورد طراحی آرایه های موج رونده با فاصله غیر یکنواخت توضیحاتی داده شده است.
خلاصه
در این فصل نمونه های پایه آنتن های موجبر شکاف دار مورد بررسی قرار گرفت. همچنین نمونه های مختلف آرایه های خطی و صفحه ای این نمونه آنتن ها مطالعه شد. روش ها و پارامتر های طراحی، نحوه تغذیه و ویژگی های هر کدام از آرایه ها بحث شد و مشخص شد که آرایه های رزونانسی بیم را به صورت عمود بر محور آرایه تشعشع می کنند ولی پهنای باند فرکانسی مناسبی ندارند. از طرف دیگر آرایه های موج رونده دارای پهنای باند فرکانسی مناسبی بوده اما پترن این نمونه آرایه ها با تغییر فرکانس اسکن می کنند که البته در کاربرد های راداری این مشکل را می توان به صورت نرم افزاری حل کرد. به صورتی که می توان سیستم را آموزش داد که در هر فرکانس زاویه بیم اصلی به چه زاویه ای اشاره می کند.
فصل چهارم
آرایه موج رونده موجبر شکاف دار با شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر
مقدمه
همانطور که در فصل گذشته مطرح شد، آرایه های موج رونده دارای پهنای باند فرکانسی خوبی می باشند. از طرف دیگر هرگاه نیاز به پلاریزاسیون عمودی باشد از شکاف های اریب روی بدنه باریک موجبر استفاده می شود. همانطور که اشاره شد این شکاف ها در طراحی آرایه های صفحه ای بسیار بیشتر از شکاف های روی بدنه پهن موجبر استفاده می شوند زیرا در این حالت فاصله کمتر بین خطوط موجبری در آرایه های صفحهای، از به وجود آمدن لوب گریتینگ در فرکانس های بالا جلوگیری می کند.[41]
همانطور که در فصل یک مطرح شد بسیاری از رادار ها که باید هم دارای دقت و هم برد خوبی باشند در باند S طراحی می شوند. با توجه به این مسائل هدف در این فصل طراحی و شبیه سازی یک آنتن آرایه ای موج رونده موجبر شکاف دار باند S می باشد که از شکاف های اریب روی بدنه باریک موجبر استفاده می کند.
چون آنتن در باند S می باشد باید موجبر استاندارد باند S را انتخاب کرد و طراحی را روی این موجبر انجام داد. از این رو موجبر WR-284 انتخاب شده است که برای عملکرد در این باند مناسب بوده و دارای ابعاد a=2.84 inch و b=1.34 inch می باشد. طبق استاندارد های جهانی ضخامت این موجبر 0.2 سانتی متر است.

مطالب مشابه در سایت

SABZFILE.COM

موجود است

در این تحقیق هدف طراحی آرایه در فرکانس 2.85 GHz با سطح لوب کناری -35 dB و پهنای بیم 1.9 درجه در پهنای باند فرکانسی 10 درصد (2.7GHz-3GHz) می باشد.
روش طراحی آرایه موج رونده با شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر
همانطور که در فصل دوم مطرح شد برای طراحی آرایه های خطی با سطح لوب کناری پایین و پهنای بیم باریک توزیع جریان تیلور به کار برده می شود. چون سطح لوب کناری مورد نظر-35 dBمی باشد طبق جدول شکل 6-2 مقدار n ̅ برابر با 6 انتخاب شده است.
از فرمول 40.2 مقدار σ قابل محاسبه می باشد. سپس از فرمول 41.2 و با داشتن پهنای بیم 1.9 درجه طول کل آرایه قابل محاسبه می باشد. با توجه به مشخصات مورد نظر طول کل آرایه تقریبا 3.8متر می باشد. سپس با استفاده از فرمول 37.2 و 38.2 توزیع جریان خطی تیلور را می توان بدست آورد. همه مراحل بالا در نرم افزار متلب همانطور که در زیر مشاهده می شود، کد نویسی شده است و توزیع جریان تیلور برای مشخصات مورد نظر همانطور که در شکل 1-4 دیده می شود محاسبه و کشیده شده است.
برنامه متلب برای محاسبه توزیع جریان خطی تیلور:
Clear
Clc
n=input(‘design parameter in taylor distribution n=’);
R0=input(‘side lobe level in dB R0=’);
B=(pi/180)*input(‘beamwidth in degree B=’);
f0=input(‘center ferequency f0=’);
c=3*(10^8);%………………..wave velocity……………
lw=c/f0;%………………….wave length in free space….
a=2.54*2.84*.01;%………….. wide side of waveguide……
lc=2*a;%……………………cut off wavelength…………..
lg=1/(sqrt((1/lw)^2-(1/lc)^2))%………waveguide wavelength….
eta=10^(-R0/20);%………………….η…………..
A=(1/pi)*acosh(eta);%………………A………….
sigma=n/sqrt(A^2+(n-.5)^2);%………..σ…………..
l=((2*lw*sigma)/(pi*B))*sqrt((acosh(eta))^2-(acosh(eta/(sqrt(2))))^2)%………………….array length…………..
%pattern……………………………….
for i=1:1000
u(i)=i*.0111;
t=1;
h=1;
for m=1:n-1
t=t*(1-(((u(i)^2)/((sigma^2)*[A^2+(m-.5)^2]))));
h=h*(1-((u(i)^2)/(m^2)));
end
F(i)=abs(((sin(pi*u(i)))/(pi*u(i)*h))*t);
end
u=.0111:.0111:11.1;

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

plot(u,F)
%normalize current……………………..
for u=1:n-1
t=1;
for m=1:n-1
t=t*(1-((u^2)/((sigma^2)*[A^2+(m-.5)^2])));
end
F(u)=((factorial(n-1))^2/(((factorial(n-1+u))*(factorial(n-1-u))))*t);
end
for i=1:N
h=0;
x(i)=-l/2+((2*i)-1)*(d/2);
for m=1:n-1
h=h+F(m)*cos(m*((2*pi)/l)*x(i));
end
I(i)=(1/(2*pi))*[1+2*h];
end
m=max(I);
I=(1/m)*I;
x=-l/2+(d/2):d:-l/2+((2*N)-1)*(d/2);
figure(2)

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید