Делитель мощности на основе EBG-волновода
Проведение численного моделирования и оптимизации конструкции Т-образного делителя мощности на основе EBG-волновода. Анализ и определение параметров конструкции, обеспечивающих коэффициент стоячей волны (КСВ) менее 1.2 в тридцати процентной полосе частот.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.11.2018 |
| Размер файла | 205,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НА ОСНОВЕ EBG-ВОЛНОВОДА
В.А. Калошин,
Л.И. Пангонис,
Е.А. Скородумова
В работе [1] проведено исследование ряда элементов на основе планарного EBG-волновода, выполненного в виде двумерно-периодической решетки из круговых металлических цилиндров. Рассматривался, в том числе, и делитель мощности на два канала. Однако предложенная конструкция делителя имеет большую длину, что затрудняет построение многоканальных делителей мощности. В данной работе с использованием метода конечных элементов строится математическая модель и проводится численное исследование и оптимизация Т-образного делителя мощности на основе EBG-волновода. Результаты численного моделирования для оптимальных параметров конструкции делителя, обеспечивающих минимальный КСВ, сопоставлены с результатами физического эксперимента в диапазоне 8-12 ГГц.
Описание математической модели
Рассмотрим отражение волны от делителя мощности, который представляет собой Т-образное сочленение волноводов, образованных удалением двух рядов металлических цилиндров с диаметром d = 5 мм в двумерной периодической решетке с периодом T = 12.5 мм (рис. 1). Вход и выходы делителя соединены с металлическими волноводами размером a = 23 мм с фланцами.
Согласование EBG-волновода с прямоугольным металлическим волноводом проводилось на основе результатов, полученных в работе [2] путем подбора расстояния между центрами цилиндров первого и второго ряда T0 и расстояния от центров цилиндров первого ряда до фланца металлического волновода T1.
Рис. 1
Для согласования Т-образного делителя мощности в области сочленения EBG-волноводов на расстоянии от ближайшего цилиндра решетки t располагался дополнительный цилиндр с диаметром d1.
Результаты численного исследования и оптимизации
Были проведены исследования зависимости КСВ на входе делителя мощности от частоты при различных значениях диаметра согласующего стержня d1 и расстояния t. Сначала подбиралось оптимальное расстояние t с точки зрения максимальной ширины полосы частот по уровню КСВ, равного 1.2. Наилучшие результаты были получены при значении t = 6.55 мм.
Рис. 2
делитель мощность волновод частота
Далее проводилось исследование влияния диаметра d1 согласующего стержня на КСВ. На рис. 2 приведены результаты расчетов КСВ в зависимости от частоты для трех различных величин d1 (1.6, 2 и 2.2 мм). Для сравнения на рисунке также приведены значения КСВ делителя мощности без согласующего элемента (синяя линия). Как видно из рисунка, оптимальное значение d1 = 2 мм. При этом КСВ не превышает уровень 1.2 в полосе частот от 9 до 12 ГГц. Следует отметить, что в данной конструкции величина КСВ связана не только с отражением от делителя мощности, но и от сочленений с металлическими волноводами на входе и выходах. Поэтому уровень КСВ собственно от делителя в рассмотренной полосе частот, очевидно, еще меньше.
Сравнение с экспериментом
Экспериментальный макет представлял собой две латунные пластины, между которыми располагались латунные втулки, соединенные с ними винтами. Вход и выходы делителя были соединены с прямоугольными волноводами сечением 23x10 мм. К выходным волноводам подключались согласованные нагрузки. Входной прямоугольный волновод был соединен с выходом панорамного измерителя КСВ Р2-61 (рис. 3).
Рис. 3. Экспериментальная установка
Результаты измерений приведены на рис. 4 (кривая 1). Для сравнения на этом же рисунке представлены результаты математического моделирования (кривая 2).
Рис. 4
Как видно из рисунка, результаты эксперимента в полосе частот 9-12 ГГц незначительно превышают значения КСВ, полученные на основе численного моделирования, что можно объяснить дополнительными отражениями от нагрузок.
Литература
1. S. E. Bankov, M.D. Duplenkova, Numerical analysis of waveguides and waveguide elements in EBG structures // JRE, 2006, №12 (http://jre.cplire.ru/jre/dec06/2/text.html).
2. В.А. Калошин, Е.А. Скородумова, Возбуждение планарного EBG-волновода прямоугольным волноводом // ЖРЭ, 2009, №4 (http://jre.cplire.ru/jre/apr09/2/text.html).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор размеров поперечного сечения волновода. Определение максимальной и пробивной мощности, затухания и длины волн, фазовой и групповой скорости волновода, характеристического сопротивления. Установление частотного диапазона, в котором можно работать.
курсовая работа [6,0 M], добавлен 10.12.2012Теория диэлектрических волноводов. Анализ распространения волн в плоском оптическом волноводе с геометрической точки зрения и с точки зрения электромагнитной теории. Распределение электромагнитного поля и зависимость свойств волновода от его параметров.
курсовая работа [5,4 M], добавлен 07.05.2012Основные физические принципы волноводной фотоники. Классификация оптических волноводов. Геометрическая оптика планарных волноводов. Классификация мод планарного волновода. Волноводные моды тонкопленочного волновода. Эффективная толщина волновода.
реферат [2,0 M], добавлен 16.06.2019Определение времени нарастания входного импульса и передаточных свойств делителя методом частотных характеристик. Конструктивное исполнение омического делителя напряжения. Расчет переходной характеристики делителя, подключение его к осциллографу.
курсовая работа [260,4 K], добавлен 04.06.2011Особенность волновода как направляющей системы. Решение задачи распространения волн в волноводе круглого сечения с физической точки зрения. Структура поля в плоскости продольного сечения. Применение волны H01 круглого волновода для дальней связи.
курсовая работа [279,6 K], добавлен 25.06.2013Свойства монохроматического электромагнитного поля. Нахождение токов на верхней стенке волновода. Определение диапазона частот, в котором поле является волной, бегущей вдоль оси. Нахождение комплексных амплитуд векторов с помощью уравнения Максвелла.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.12.2012Создание сверхвысокочастотных нагревательных и конвейерных волноводных установок на основе волноводов сложного сечения для равномерной обработки тонкослойного и линейного материала. Решение внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 29.12.2012Расчет теплофизических параметров теплоносителя и рабочего тела. Определение основных геометрических параметров трубного пучка. Вычисление толщины деталей парогенератора, обеспечивающей условия прочности. Анализ мощности главного циркуляционного насоса.
курсовая работа [336,5 K], добавлен 10.11.2012Исследование классификации, структуры и вольтамперной характеристики тиристора, полупроводникового прибора, выполненного на основе монокристалла полупроводника. Изучение принципа работы, таблеточной и штыревой конструкции корпусов тиристорных устройств.
курсовая работа [790,5 K], добавлен 15.12.2011Разработка конструкции ветрогенератора и расчет необходимой мощности. Определение периода окупаемости и экономической эффективности ветряного электрогенератора с мощностью, необходимой для бесперебойного обеспечения электроэнергией загородного коттеджа.
дипломная работа [974,9 K], добавлен 24.06.2013Современное состояние трансформаторостроения в Украине. Особенности расчета трансформаторов малой мощности. Выбор конструкции магнитопровода и стандартных проводов. Определение количества витков и слоев обмоток. Вычисление радиального размера катушки.
курсовая работа [64,3 K], добавлен 21.08.2012Составление баланса мощности в энергосистеме, определение мощности компенсирующих устройств каждой подстанции. Выбор напряжения, конструкции линий, подстанций, сопоставление и отбор наиболее оптимального варианта. Принципы регулирования напряжения.
дипломная работа [584,5 K], добавлен 04.07.2014Этапы проектирования системы электроснабжения автозавода, определение расчётных электрических нагрузок, выбор напряжения по заводу, числа и мощности трансформаторов, конструкции промышленных сетей. Расчет потерь мощности в трансформаторах подстанции.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 12.05.2019Применение трансформаторов малой мощности в схемах автоматики, телемеханики и связи в качестве электропитающих элементов. Определение расчетной мощности и токов в обмотках. Выбор сердечника трансформатора. Коэффициент полезного действия трансформатора.
курсовая работа [474,4 K], добавлен 17.12.2014Характеристики потребителей электроэнергии. Расчет электрических нагрузок. Определение мощности компенсирующего устройства реактивной мощности. Выбор числа и мощности трансформаторов подстанции. Вычисление параметров и избрание распределительной сети.
курсовая работа [884,2 K], добавлен 19.04.2021Изучение конструкции волноводов. Классификация волн в волноводе. Создание электрических и магнитных полей различной структуры. Уравнения Максвелла для диэлектрика. Уменьшение потерь энергии внутри волновода. Распространение поперечно-электрических волн.
презентация [267,3 K], добавлен 25.12.2014Определение основных свойств монохроматического электромагнитного поля с использованием уравнения Максвелла для бесконечной среды. Комплексные амплитуды векторов, мгновенные значения напряженности поля, выполнение граничных условий на стенках волновода.
контрольная работа [914,8 K], добавлен 21.10.2012Выбор и обоснование марки провода. Расчет параметров четырехполюсника. Определение режимов: натуральной мощности, максимальной нагрузки, малых нагрузок и холостого хода. Порядок вычисления и анализ тока, напряжения и мощности в исследуемой линии.
курсовая работа [456,0 K], добавлен 07.08.2013Определение осветительной нагрузки цехов, расчетных силовых нагрузок. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов с учетом компенсации реактивной мощности. Определение потерь мощности и электроэнергии. Выбор параметров схемы сети электроснабжения.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 14.06.2015Первичные и вторичные параметры электрической линии. Формы записи токов и напряжений. Волны и виды нагрузки в длинной линии без потерь. Распределение действующих значений напряжения и тока вдоль линии. Коэффициент стоячей волны, векторные диаграммы.
презентация [257,4 K], добавлен 20.02.2014
