NAU Harvester System
Optimization of a polarizer based on a square waveguide with irises
Наукові журнали Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
Optimization of a polarizer based on a square waveguide with irises
Оптимизация поляризатора на основе квадратного волновода с диафрагмами Оптимізація поляризатора на основі квадратного хвилеводу з діафрагмами |
|
| Creator |
Булашенко, Андрій Васильович; Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського
Пільтяй, Степан Іванович; Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського Демченко, Іван Вольдемарович; Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського |
|
| Subject |
Electronics
polarizer; waveguide; iris; transfer matrix; scattering matrix; differential phase shift; voltage standing wave ratio; axial ratio; crosspolar discrimination. UDC 621.396 — поляризатор; волновод; диафрагма; матрица передачи; матрица рассеивания; дифференциальный фазовый сдвиг; коэффициент стоячей волны по напряжению; коэффициент эллиптичности; кроссполяризационная развязка. — Радіотехніка поляризатор; хвилевід; діафрагма; матриця передачі; матриця розсіювання; диференційний фазовий зсув; коефіцієнт стійної хвилі за напругою; коефіцієнт еліптичності; кросполяризаційна розв’язка УДК 621.396 |
|
| Description |
Antenna systems with polarization signal processing are key element of modern satellite telecommunications systems. In such systems polarization processing is performed by waveguide polarizers. Thus, the development of the design of new polarizers, the creation of new methods for their analysis and optimization are important problems. Waveguide polarizers with irises are the most efficient and technologically advanced in manufacturing. Moreover, they provide wide bandwidths. Optimization of the electromagnetic characteristics of a waveguide polarizer with irises is the goal of the study. To achieve this purpose, we solve the problem to create a new mathematical model, which makes it possible to analyze the influence of the polarizer design parameters on its electromagnetic characteristics. In the investigation a model of a waveguide polarizer with irises was created using the theory of microwave circuits. A new analytical model of such a polarizer has been developed using a general wave scattering matrix. The main characteristics of the waveguide polarizer were determined through the matrix elements. In this work the optimization of characteristics of a polarizer based on a square waveguide with irises has been carried out in Ku-band 10.7–12.8 GHz. The presented mathematical model of such a polarizer allows to take into account the heights of the irises, the distances between them and their thicknesses. The results obtained show that the proposed model is simpler for calculation of the electromagnetic characteristics in comparison with the finite integration technique, which is used to analyze microwave devices for various purposes.
Антенные системы с поляризационной обработкой сигналов являются ключевым элементом современных спутниковых телекоммуникационных систем. В таких системах поляризационную обработку осуществляют поляризационные устройства. Таким образом, разработка конструкции новых поляризаторов, создание новых методов их анализа и оптимизация являются важными задачами. Поляризаторы на основе волноводов с диафрагмами являются наиболее эффективными и технологическими в изготовлении. Кроме того, они имеют широкие полосы пропускания. Оптимизация электромагнитных характеристик волноводного поляризатора с диафрагмами является целью исследования. Для осуществления поставленной цели ставиться задача создания новой математической модели, которая дает возможность анализировать влияние параметров конструкции поляризатора на его электромагнитные характеристики. В ходе работы было создано модель волноводного поляризатора с диафрагмами с помощью теории микроволновых цепей. Разработано новую аналитическую модель такого поляризатораб используя общую волновую матрицу рассеивания. Через элементы матрицы были определены основные характеристики волноводного поляризатора. В работе проведено оптимизацию характеристик поляризатора на основе квадратного волновода с диафрагмами в Ku-диапазоне частот 10.7–12.8 ГГц. Представленная математическая модель такого поляризатора обеспечивает учет высот диафрагм, расстояний между ними и их толщин. Полученные результаты показывают, что предложенная модель является более простой для расчета электромагнитных характеристик в сравнении с методом конечных элементов, который применяется для анализа микроволновых устройств разного назначения. Антенні системи із поляризаційною обробкою сигналів є ключовим елементом сучасних супутникових телекомунікаційних систем. У таких системах поляризаційну обробку здійснюють поляризаційні пристрої. Таким чином, розробка конструкції нових поляризаторів, створення нових методів їх аналізу та оптимізації є важливими задачами. Поляризатори на основі хвилеводів із діафрагмами є найбільш ефективними та технологічними у виготовленні. Крім того, вони забезпечують широкі смуги пропускання. Метою дослідження є оптимізація електромагнітних характеристик хвилеводного поляризатора із діафрагмами. Для реалізації поставленої мети ставиться задача створення нової математичної моделі, що дає можливість аналізувати вплив параметрів конструкції поляризатора на його електромагнітні характеристики. У роботі створено математичну модель хвилеводного поляризатора із діафрагмами із використанням теорії мікрохвильових кіл. Розроблена нова аналітична модель такого поляризатора, що враховує товщину діафрагм за допомогою використання їх еквівалентних схем заміщення. Запропонована математична модель поляризатора ґрунтується на загальній хвильовій матриці розсіювання. Через елементи матриці були визначені основні характеристики хвилеводного поляризатора. Проведено оптимізацію характеристик поляризатора на основі квадратного хвилеводу із діафрагмами в Ku-діапазоні частот 10.7–12.8 ГГц. Подана математична модель такого поляризатора забезпечує врахування висот діафрагм, відстаней між ними та їх товщини. Отримані результати показують, що запропонована модель є більш простою для розрахунку електромагнітних характеристик порівняно з методом скінченних елементів, який використовується для аналізу мікрохвильових пристроїв різного призначення. |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— — |
|
| Date |
2020-11-01
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/14878
10.18372/2310-5461.47.14878 |
|
| Source |
Наукоємні технології; Том 47, № 3 (2020); 287-297
Science-based technologies; Том 47, № 3 (2020); 287-297 Наукоемкие технологии; Том 47, № 3 (2020); 287-297 |
|
| Language |
uk
|
|