Исследование элементов антенно-волноводного тракта (диэлектрическая стержневая антенна, возбуждаемая волноводом)

1.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
(национальный исследовательский университет)»
(МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Факультет радиотехнический
Кафедра Радиоэлектронные системы и устройства
Научно-исследовательская работа
на тему:
“Исследование элементов антенно-волноводного тракта
(диэлектрическая стержневая антенна, возбуждаемая
волноводом через ступенчатый переход)”
Выполнил студент группы РТ1-101 А.Д. Алексеев

2.

Цель работы: выполнить расчет волноводного тракта
диэлектрической стержневой антенны, возбуждаемой
волноводом через ступенчатый переход, а также разработать
модель для расчета с использованием пакета прикладных
программ

3.

Схема исследуемого устройства

4.

Выбор прямоугольного волновода
Длина волны, распространяющаяся в волноводе, должна быть меньше
критической длины волны основного типа, но выше, чем критическая длина
волны ближайшего высшего типа.

5.

Выбор круглого волновода
Выражение для расчета радиуса волновода

6.

Расчет ступенчатого перехода
Четвертьволновый трансформатор представляет собой отрезок линии
передач длиной λ/4 с волновым сопротивлением отличным от волнового
сопротивления основной линии передач.

7.

Расчет диэлектрического стержня
Согласование направителя с возбудителем и со свободным пространством
достигается приданием конической формы начальному и конечному участку,
или применением конического направителя.
Максимальный диаметр примем равным диаметру круглого волновода.
Минимальный диаметр найдем следующим образом:

8.

Эскиз устройства

9.

Модель устройства в CST Microwave Studio

10.

Результаты моделирования
КСВН устройства
S-Parameters устройства

11.

Оптимизация устройства
В качестве оптимизируемого параметра выберем высоту согласующего волновода. С
помощью встроенной команды Optimizer проведем оптимизацию.
Высота согласующего волновода до оптимизации составляла 12 мм, после 12.76 мм.

12.

Сравнение результатов
КСВН до и после оптимизации
S-Parameters до и после оптимизации

13.

Заключение
В ходе проведения работы были рассчитаны геометрические параметры
диэлектрической стержневой антенны, возбуждаемой через ступенчатый переход.
По полученным данным спроектирована модель устройства и проведены его
моделирование и оптимизация с использованием CST Microwave Studio.
В результате получены параметры устройства до его оптимизации и после, а
также проведено наглядное сравнение результатов.