Введение к работе
Актуальность темы.При современном развитии радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) одной из основных тенденций является её миниатюризация и использование с этой целью плоскослоистых структур,обеспечивающих применение технологии интегральных схем СВЧ.Известно,что качественные характеристики РЭА в значительной мере определяются электрическими и конструктивными характеристиками её составляющей части-ан-тенннм и СВЧ - устройствами.
Микрополосковые антенны (МПА),изготовляемые по технологии интегральных схем СВЧ,в наибольшей степени,чем антенны других типов,отвечают требованиям миниатюризации.Микрополосковые излучатели и решетки,используемые в МПА,обеспечивают их малые габаритные размеры,массу и стоимость при высокой воспроизводимости характеристик,что позволяет представить МПА как перспективный класс антенных устройств СВЧ.Повышение качества проектирования,сокращение затрат на экспериментальную отработку и производство МПА видится в применении строгих методов анализа,создании методик и алгоритмов,пригодных для использования в системе машинного проектирования.
Сопоставительный анализ известных к настоящему времени методов анализа МПА показывает,что они не обеспечивают в полной мере потребности расчета и проектирования их составляющих -микрополосковых излучателей и решеток,использующих многослойные среды и различную топологию полосковых структур.В диссертации разработаны математические модели,методы анализа и
алгоритмы,реализованы и внедрены прикладные программы, : предназначенные для машинного проектирования данного класса антенн.Таким образом решаются актуальные задачи,стоящие при создании МПА.
Цель работы.Создание электродинамической теории микрополосковых излучателей и решеток,позволяющей получить математические модели и разработать на их основе строгие ме-. тоды анализа класса микрополосковых излучателей и решеток в плоскослоистых средах,направленные на повышение качества проектирования МПА и создание систем автоматизированного проектирования МПА.
Научная новизна и основные положения.выносимые на заш-. ту..Новые результаты,полученные в настоящей работе,состоят в следующем:
приведено построение тензорной функции Грина для плоской многомойной среды с выделением дипольной особенности компонент тензора и разработана удобная рекуррентная процедура построения компонент тензора на основе волноводного моделирования слоистой среды;
предложены математические модели криволинейных микропо -лосковых излучателей в многослойной среде,для которых получены одномерные интегральные и интегродиференциальные уравнения первого рода,эквивалентные исходной электродинамической задаче;
разработаны единообразные алгоритмы численного решения интегральных и интегродаференциальных уравнений первого рода, реализующие принцип саморегуляризации;
предложены методы анализа микрополосковых излучателей с
криволинейными полосковыш структурами,а так же излуча^ телей с составными полосковыш структурами,которые демонстрируются на примерах численного исследования вибраторных и спиральных излучателей;
предложены методы анализа и приведены примеры численного исследования микрополосковых излучателей с криволинейными полосковыми структурами в составе плоской периодической решетки в режимах дифракции и возбуждения;
предложен метод расчета полосковых структур,учитывающий малке диссияативные потери в СБЧ диапазоне,который использован для численного исследования потенциальных характеристик микрополосковых излучателей из высокотемпературных сверхпроводников в сравнении с проводниковыми аналогами излучателей;
предложена методика проектирования фазированных антенных решеток с вибраторными и спиральными элементами вращающейся полярізации,учитывающая дополнительные конструктивные элементы в апертуре реветки.
На защиту выносятся следующие основные положения:
как результат нового обоснованного подхода к решений электродинамических задач для слоистых сред,предложены математические модели микрополосковых излучателей и решеток в многослойной среде,основанные на использовании интегральных и интегродиференвдальйых уравнений первого рода;
предложены методы и алгоритмы численного исследования микрополосковых излучателей и решеток с криволинейными, составными и нагруяенншш полосковыми структурам в мно-
гослойных средах,основанное на 'численном решении одномерных интегральных и интегродифереяциалъных уравнений первого рода;
-разработаны алгоритмы и пакеты прикладных программ расчета вибраторных и спиральных микрополосковых излучателей,вибраторных решеток и фазированных антенных решеток с вибраторными и спиральными элементами,позволящие получить новые и важные для практики проектирования Ь5ПА результаты.
Практическая ценность.Практическая значимость работы заключается в разработке методов анализа,алгоритмов и прикладных программ расчета микрополосковых излучателей и решеток, позволящие создать методики и получить практические рекомендации при проектировании МПА.Разработанные алгоритмы и программы численного исследования микрополосковых излучателей и решеток использованы при проектировании вибраторных ж спи -ральных антенн различного вида и фазированных антенных решеток.Алгоритмы носят универсальный характер и применимы для проектирования ФАР с учетом конструктивных и технологических факторов.
Основная часть представленных в работе результатов получены в ходе выполнения НИР и ОКР на ряде предприятий.Общие методы и результаты исследований внедрены в учебный процесс МЙРЭА,в котором используются два учебных пособия по расчету микрополосковых антенн и учебное пособие для высших учебных заведений.
Апробация работы.Основные результаты диссертационной работы доложены на 8 Всесоюзных и республиканских научно-технических конференциях и семинарах НТ общества РЭ и С им.А.С.
Попова.
Публикации.Положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 32 работах,в том числе одна монография, II статей в центральных изданиях и 3 статьи в сборниках научных трудов МГУ.
Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения,шеста глав и заключения.Общий объем диссертации составляет 290 страниц,включая 82 рисунка и списка литературы из99-' наименований.
