АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РАСЧЕТА ЩЕЛЕВОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

AUTOMATION OF A SLOT ANTENNA ARRAY'S CALCULATION PROCESS

Arthur Shmavonyan

Student, Russian-Armenian University,

Armenia, Yerevan

АННОТАЦИЯ

Моделирование антенной решетки может быть неудобным процессом из-за теоретических расчетов и работы в графических программах.  В частности, при щелевых антенных решетках из-за большого количества щелей создание решетки может стать долгим процессом. Для оптимизации была разработана программа, которая автоматизирует процесс расчета и моделирования щелевой антенной решетки на основе заданных параметров.

ABSTRACT

Antenna array modeling might be an uncomfortable process because of theoretical computations and work in graphic programs. Particularly, in the case of the slot antenna arrays, creating the array can be a long process due to a large number of slots. A program has been developed for the optimization, making the calculation and the modeling of slot antenna arrays automated based on the reassigned parameters.

Ключевые слова: щелевая антенная решетка, автоматизация, моделирование.

Keywords: slot antenna array, automation, modeling.

Введение

Проектирование антенных решеток состоит из следующих этапов: теоретический расчет геометрических параметров антенны исходя от заданных характеристик, создание 3D модели и симуляция. Значительную часть времени могут занять расчеты геометрических параметров и создание модели, так как существующие программы имеют ограниченное количество моделей антенн и не имеют возможности для удобного самостоятельного создания антенных решеток. Наша задача разработать программу для автоматизации процесса создания модели щелевой антенной решетки с последующей симуляцией, а также анализ полученных результатов.

Основное содержание работы

Для удобного использования был создан графический интерфейс, где можно задать количество щелей и частоту щелевой антенной решетки, также длину и ширину волновода. Все расчеты сделаны в программе Altair Feko, которая дает возможность написания скрипта для построения 3d модели с помощью языка программирования Lua[1]. Алгоритм работает следующим образом: после ввода параметров программа начинает расчет щелевой антенной решетки по заданным характеристикам[2]. В нашем случае это щелевая антенная решетка с 12 щелями с равномерным расположением на широкой стенке волновода и работающая на частоте 9 ГГц. Длина волновода равна 23 мм, а ширина 10 мм. На рисунке 1 показан графический интерфейс с текущими параметрами.

Рисунок. 1. Графический интерфейс

После работы скрипта 3D модель антенной решетки автоматический генерируется внутри программы Altair Feko (рис. 2).

Рисунок. 2. Щелевая антенная решетка

После симуляции были рассмотрены диаграмма направленности в дальней зоне антенны и КСВ. Главный лепесток диаграммы имеет ширину около        2.7 градусов, на частоте 9 ГГц, а общий вид диаграммы существенно не меняется в диапазоне 8.9 ГГц до 9.1 ГГц (рис. 3).

Рисунок. 3. Диаграмма направленности

КСВ в диапазоне 8.9 ГГц до 9.1 ГГц показан на рисунке 4. В нашем диапазоне КСВ меньше 1.5 начиная с частоты около 8.96 ГГц до 9.1 ГГц, а на центральной частоте 9 ГГц КСВ меньше 1.3.

Рисунок. 4. КСВ

Заключение

Была разработана программа для автоматизации процесса моделирования, расчета и симуляции щелевых антенных решеток. Предложенный нами алгоритм существенно оптимизировал процесс, а моделированная антенная решетка показала хорошие результаты по диаграмме направленности и КСВ.

Список литературы:

1. User’s Manual Suite 7.0 2014. - EM Software & Systems-S.A. (Pty) Ltd, 280. [Электронный ресурс]. Режим доступа – https://www.altairuniversity.com/wp-content/uploads/2015/03/UserManual.pdf.
2. Воскресенский Д.И. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток. 1981г. 108-110с.