Определение параметров и создание щелевого волновода

WG_w = 94e-3;       % Width of the waveguide
WG_h = 44e-3;       % Height of the waveguide
slot_L =  53e-3;    % Length of the slot
slot_w =  6.5e-3;   % Width of the slot
slot_off = 10e-3;   % Slot offset
r = antenna.Rectangle('Length',slot_L,'Width',slot_w); % Rectangular Slot
a = waveguideSlotted;
a.Tilt= 180;
a.TiltAxis = [1 0 1];

Продольный линейный волновод с прорезями

Матрица состоит из излучающих пазов разной электрической длины. Благодаря свойству, каждое из них будет резонировать на собственной индивидуальной резонансной частоте. Если длина и положения слота выбраны таким образом, что более низкая частота отсечения и более высокая частота отсечения n-го слота перекрываются с более высокой и более низкой частотами отсечения соответственно (n-1) -го и (n + 1) -го слотов, то ожидается, что полная матрица даст широкополосный отклик, приводящий к логарифмически-периодическому дипольному массиву. Щель Смещение на прорезях широкой стенки параллельны осевой линии волновода и блокируют поперечные компоненты тока на широкой стенке волновода. Поляризация этих щелей является вертикальной, когда волновод удерживается параллельно земле и поперечная составляющая тока равна нулю на осевой линии широкой стенки, однако, если одна щель перемещается ближе к узким стенкам, поперечная составляющая тока увеличивается. Следовательно, амплитуда излучения в этих пазах увеличивается по мере их удаления от осевой линии, и поэтому они называются смещенными пазами. Это наиболее широко используемый тип слотов, и эта конструкция взята из [1].

r1= antenna.Rectangle('Length',12.7e-3,'Width',1e-3);
r2= antenna.Rectangle('Length',12.6e-3,'Width',1e-3);
r3= antenna.Rectangle('Length',12.5e-3,'Width',1e-3);
r4= antenna.Rectangle('Length',12.6e-3,'Width',1e-3);
r5= antenna.Rectangle('Length',12.4e-3,'Width',1e-3);
r6= antenna.Rectangle('Length',12.3e-3,'Width',1e-3);
r7= antenna.Rectangle('Length',12.2e-3,'Width',1e-3);
r8= antenna.Rectangle('Length',12e-3,'Width',1e-3);
r9= antenna.Rectangle('Length',12e-3,'Width',1e-3);
r10= antenna.Rectangle('Length',12.2e-3,'Width',1e-3);
%create antenna
ant1 = waveguideSlotted('Length',199.37e-3,'Width',19e-3, 'NumSlots',10,...
    'Height',9.5e-3,'Slot',[r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10] ,'SlotToTop',14.476e-3,...
    'SlotSpacing',16.45e-3,'SlotOffset', ...
    [4.5e-3 4.3e-3 4.1e-3 4.5e-3 3.7e-3 3.3e-3 2.9e-3 2.3e-3 1.9e-3 1.9e-3],...
    'FeedHeight',6.6e-3, 'ClosedWaveguide',0,'FeedOffset',[-91.5e-3 0], ...
    'FeedWidth',0.04e-3,'Tilt',180,'TiltAxis',[1 0 1]);
figure;
show(ant1);
title('Traveling wave slotted waveguide Antenna');

Коэффициент отражения графика

Постройте график коэффициента отражения для этой антенны в диапазоне частот от 10 ГГц до 12 ГГц и опорного импеданса 50 Ом.

s = sparameters(ant1, linspace(10e9, 12e9, 61));
figure;
rfplot(s);

Картина излучения

Наиболее значительным эффектом, учитываемым в процессе проектирования, является внутренняя и внешняя взаимная связь между пазами. Внутренние взаимные связи вызваны частичными отражениями падающей электромагнитной волны от последующих щелей в волноводе. Эти частичные отражения вызывают значительное смещение электромагнитного поля внутри волновода.

figure;
pattern(ant1,12e9,0,-100:100,'CoordinateSystem','Rectangular');

Создание пользовательских прорезей в волноводе: a) массив поперечных прорезей

Поперечные щели приводят к очень высокому значению их нормализованного сопротивления, и они не могут соответствовать характеристическому волноводному импедансу. Таким образом, они не имеют никакого практического значения.

a.SlotAngle=90;
a.SlotOffset=0;
show(a);
title('Transverse Slots array waveguide Antenna');

b) Создание слотов формы X

Поперечные (X) щели могут генерировать круговую поляризованную волну с хорошей характеристикой осевого отношения. Пазы ориентированы так, чтобы образовать ортогональную пару пазов, которые в конечном итоге генерируют круговую поляризованную волну. Теория поперечных интервалов также предполагает, что интервалы в идеале должны быть равны половине длины волны свободного пространства.

r1 = antenna.Rectangle('Length',0.053,'Width',0.0065);
r1 = rotateZ(r1,45);
r2 = antenna.Rectangle('Length',0.053,'Width',0.0065);
r2 = rotateZ(r2,-45);
temp2 = r1+r2;
a.Slot = temp2;
a.SlotAngle=90;
a.SlotOffset=0;
figure;
show(a);

Заключение

Модели щелевой волноводной антенны были построены и проанализированы и хорошо согласуются с результатами, приведенными в [1].

Ссылки

1. Монтесинос Ортего, «Вклад в проектирование матриц составных щелей с подачей волновода посредством эквивалентного моделирования схемы».

2. Zunnurain Ahmad, «Проектирование и внедрение квазипланарной антенны К-диапазона на основе структур бегущих волн».