سیمهای آنتن با سه تابع پایه پالس، مثلثی و سینوسی
در شکل ۶-۱۳ با بهره گرفتن از تابع پایه مستطیلی با تعداد تقسیمات N=80 ، در شکل ۶-۱۴ از تابع پایه مثلثی با تعداد تقسیمات N=30 و در شکل ۶-۱۵ از تابع پایه سینوسی با تعداد تقسیمات N=20 جریان محاسبه شده است و ترسیم شده است. برای مشاهده تفاوت موجود در نتایج، بعلت استفاده از سه توابع پایه مختلف، در شکل ۶-۱۶ هر سه نمودار در یک شکل و روی هم رسم شده است. از شکل مشخص است که تفاوت چندانی بین جریان بدست آمده وجود ندارد، تنها تفاوت در تعداد تقسیمات است.
۶-۵- حضور آنتنها در آرایه و تاثیر آن بر اندازه و فاز ولتاژ ترمینالشان
در این قسمت آرایههای متفاوتی از سیمها با فواصل متفاوت فرض شده است و جریانهایشان محاسبه می شود. هدف از این بخش بدست آوردن یک آرایه از آنتنهای سیمی بهینه برای استفاده در گیرنده رادار پسیو است.
۶-۵-۱- چهار فولدد دایپل به فاصلهی ۰.۲ از هم
آرایهای که در این قسمت فرض شده است عبارت است از چهار آنتن قطبی خمشده بطول λ ۰.۴۸ که به یک بار Ω۵۰ در ترمینالش وصل شده اند و بفاصلهی λ ۰.۲ از هم قرار دارند. این آرایه آنتن توسط جبههموجهایی که از زوایای ۳۰ تا ۹۰ درجه با گامهای ۵ درجه به آن برخورد می کنند تحریک میشوند و جریان روی سیمها و در ترمینال آنها بدست میآیند. از جریانهای بدست آمده در ترمینالها، میتوان ولتاژ ترمینال را بدست آورد.لازم بذکر است که جریان روی سیمها در دو حالت یعنی بدون تزویج و با تزویج آنتنها روی هم محاسبه شده است و ولتاژ ترمینالها در دو حالت در نمودارهای بعدی رسم شده است.
شکل ۶- ۱۷: چیدمان چهار فولدد دایپل به فاصلهی ۰.۲ از هم
شکل ۶- ۱۸: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶- ۱۹: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در حالت بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶- ۲۰: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در حالت با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
با توجه به شکلهای ۶-۱۸ الی ۶-۲۰ اندازه و فاز ولتاژ ترمینال آنتنها در دو حالت، بسیار متفاوت است. فاز آنتنها در حالت بدون تزویج، بصورت خطی با تغییر زاویه ورود جبههموج تغییر می کند و با بهره گرفتن از یک رابطه ساده قابل محاسبه است، در حالیکه فاز آنتنها در حالت با تزویج، از هیچ رابطه خاصی پیروی نکرده و کاملا غیر قابل پیش بینی است. فاصلهی λ ۰.۲ای آنتنها تاثیر مخرب زیادی روی اندازه و فاز آنتنها گذاشته است.
۶-۵-۲- چهار فولدد دایپل به فاصلهی ۰.۳ از هم
در این قسمت، آرایهی مورد بحث در قسمت قبلی مورد بررسی قرار گرفته است، با این تفاوت که فاصلهی بین آنتنها به λ ۰.۳ افزایش دادهایم. هدف از این کار، بررسی تاثیر افزایش فاصله برروی اندازه و فاز با تزویج آنتنهاست.
شکل ۶- ۲۱: چیدمان چهار فولدد دایپل به فاصلهی ۰.۳ لاندا از هم
شکل ۶- ۲۲: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶- ۲۳: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در حالت بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶- ۲۴: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار فولدد دایپل فوق در حالت با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
با توجه به نتایج بدست آمده، هرچند جوابها در حالت بدون تزویج و با تزویج مثل هم نیست ولی نسبت به فاصلهی λ ۰.۲ جواب کمی بهبود یافته است و حداقل شکل ظاهری روند تغییر فاز در ترمینال آنتنها با تغییر زاویهی ورود جبهه موج در شکل ۶-۲۳ و۶-۲۴ مشابه هم است. مثلا اختلاف فاز آنتن اول و چهارم در زاویهی تحریک ۳۰ درجه در هر دو حالت حدود ۳۰۰ درجه است.
۶-۵-۳- سه آنتن یاگی- اودا به فاصلهی ۰.۲ از هم در حالت عمودی
در این قسمت، سه آنتن یاگی- اودا همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است به فاصلهی λ ۰.۲ فرض شده است. هر یک از آنتنها دارای دو بازتاب کننده و سه جهت دهنده هستند. ترمینال آنتن دوقطبی خمشده هر یک از آنتنهای یاگی- اودا به عنوان خروجی در نظر گرفته شده اند. این آرایه توسط جبههموجهایی که از زوایای ۴۶ درجه تا ۹۰ درجه با گامهای ۴ درجه به آنها برخورد می کنند، مورد تحریک قرار میگیرند. هدف از انجام این آزمایش، بررسی تاثیر تعداد آنتن موجود در آرایه بر روی مقاومت آرایه در برابر تزویج متقابل است. و اینکه آیا کم بودن آنتن در آرایه باعث کم شدن تزویج متقابل می شود.
شکل ۶- ۲۵: چیدمان عمودی سه آنتن یاگی- اودا به فاصلهی ۰.۲ لاندا از هم
شکل ۶- ۲۶: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای عمودی فوق در دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶- ۲۷: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای عمودی فوق در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج در حالت بدون تزویج
شکل ۶- ۲۸: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای عمودی فوق در حالت با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
همانطورکه از نمودارها مشخص است، نمی توان از اختلاف فاز اندازه گیری شده از ترمینال آنتنها، زاویهی ورود جبههموج را تشخیص داد و شیب نمودارها در دو حالت متفاوت است. در جبههموج ورودی از زاویهی ۹۰ درجه، آنتن وسطی حدود ۳۵ درجه با دو آنتن مجاورش اختلاف فاز دارد. همچنین در جبههموج ورودی از زاویهی ۴۶ درجه، اختلاف فاز بین آنتن اول و سوم در حالت بدون تزویج حدود ۱۰۰ درجه است در حالیکه در حالت با تزویج حدود ۱۴۰ درجه است.
۶-۵-۴- سه آنتن یاگی- اودا به فاصلهی ۰.۵ از هم در حالت افقی
همانطورکه در شکل زیر مشاهده می شود، سه آنتن مفروض در قسمت قبل را روی محور خود ۹۰ درجه چرخانده و به فاصلهی λ ۰.۵ از هم قرار دادهایم. هدف از این کار، بررسی تاثیر افزایش فاصله و نحوه قرار گرفتن آنتنها برروی اندازه و فاز با تزویج آنتنهاست.
شکل ۶- ۲۹: چیدمان افقی سه آنتن یاگی- اودا به فاصلهی ۰.۵ از هم
شکل ۶- ۳۰: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای افقی فوق در دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶- ۳۱: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای افقی فوق در حالت بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶- ۳۲: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در سه آنتن یاگی- اودای افقی فوق در حالت با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
اندازه ولتاژ ترمینال سه آنتن، در حالت با تزویج نسبت به حالت بدون تزویج، بسیار کاهش مییابد. نکتهی قابل توجه در این شبیهسازی، فاز آنتنها در زاویهی ۹۰ درجه است که برای در هر سه آنتن برابر است. هرچند با حالت ایدهآل ۴۰ درجه تفوت دارند. با انجام این شبیهسازی ما به این نتیجه رسیدیم که آرایه شامل سه آنتن یاگی- اودا انتخاب مناسبی برای آنتن گیرنده رادار پسیو نمی باشد.
۶-۵-۵- چهار آنتن یاگی- اودا به فاصلهی ۰.۲ از هم در حالت عمودی
همانطور که در شکل زیر آمده است، به آرایهی آنتنهای مفروض در قسمت ۶-۵-۳ یک آنتن دیگر از همان نوع آنتن یاگی- اودا اضافه میکنیم. این آرایه توسط جبهه موجهایی که از زوایای ۳۰ تا ۹۰ درجه با گامهای ۵ درجه به آنها برخورد می کنند تحریک میشوند. اندازه و فاز ولتاژ ترمینال آنتنها در حالت بدون تزویج و با تزویج، بصورت نمودار در شکلهای ۶-۳۴ تا ۶-۳۶ رسم شده است.
شکل ۶- ۳۳: چیدمان عمودی چهار آنتن یاگی- اودا به فاصلهی ۰.۲ از هم
شکل ۶- ۳۴: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق در دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶- ۳۵: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق در حالت بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶- ۳۶: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق در حالت با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
باتوجه به شکل ۶-۵-۳۴، اندازه ولتاژ ترمینالها در حالت با تزویج بسیار متاثر از زاویهی ورودجبههموج است، ولی اختلاف فاز بین ولتاژ ترمینالها روند بهتری نسبت به آرایههای سه آنتنی دارد. بطوریکه برای جبههموج ورودی از زاویهی ۳۰ درجه برای هر دو حالت با و بدون تزویج، اختلاف فاز ولتاژ ترمینال آنتن اول و چهارم حدودا یکسان و برابر ۳۶۰ درجه است. از طرفی برای جبههموج ورودی از زاویهی ۹۰ درجه، فاز هر چهار آنتن یکسان نیست.
۶-۵-۶- چهار آنتن یاگی- اودا به فاصلهی ۰.۵ از هم در حالت افقی
همانطور که در شکل زیر آمده است، به آرایهی آنتنهای مفروض در قسمت ۶-۵-۴ یک آنتن دیگر از همان نوع آنتن یاگی- اودا اضافه میکنیم. مانند قسمت قبل، این آرایه توسط جبهه موجهایی که از زوایای ۳۰ تا ۹۰ درجه با گامهای ۵ درجه به آنها برخورد می کنند تحریک میشوند. اندازه و فاز ولتاژ ترمینال آنتنها در حالت بدون تزویج و با تزویج، بصورت نمودار در شکلهای ۶-۳۸ تا ۶-۴۰ رسم شده است.
شکل ۶-۳۷: چیدمان افقی چهار آنتن یاگی- اودا به فاصلهی ۰.۵ از هم
شکل ۶-۳۸: تغییر اندازه ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق در دو حالت با تزویج و بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶-۳۹: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق در حالت بدون تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
شکل ۶- ۴۰: تغییر فاز ولتاژ ترمینال در چهار آنتن یاگی- اودای فوق در حالت با تزویج در اثر تغییر زاویهی ورود جبههموج
با توجه به نتایج شبیهسازیها که بصورت نمودار نشان داده شده است، نکتهی قابل توجه در این قسمت، مقاوم بودن فاز آنتنها نسبت به تزویج متقابلشان است. مثلا در هر دو حالت، فاز آنتنها در زاویهی ۹۰ درجه باهم برابر ودر هر دو حالت حدود ۷۰ درجه است. همانطور که از شکل ۶-۴۰ پیداست نتایج شبیهسازی این آرایه روند بهتری را در حالت با تزویج، نسبت به سایر آرایههای مفروضمان طی می کند. بعنوان مثال، در زاویهی تحریک ۳۰ درجه، نه تنها اختلاف فاز بین ولتاژ ترمینال آنتنها بسیار نزدیک به حالت بدون تزویج است، بلکه خود فاز ولتاژ ترمینال آنتنها نیز بسیار نزدیک به حالت بدون تزویج است. با توجه به مطالب ذکر شده،
بهتر دانستیم به منظور ادامه شبیهسازی خود برای جهتیابی هدف، از آرایهی فوق برای آنتن گیرندهی رادار پسیو استفاده کنیم.
۶-۶- محاسبهی زاویهی ورود یک جبهه موج به آرایهی افقی ۴ آنتن یاگی- اودا
با بهره گرفتن از نرمافزار طراحی شده، ولتاژ V (ولتاژ ترمینال هر آنتن در آرایه یاگی- اودا ) و U (ولتاژ ترمینال در حالت بدون تزویج) برای زوایای ۳۰ تا ۱۵۰ درجه با گام[۵۴]های ۵ درجه محاسبه شده است. ماتریس کالیبراسیون C را با بهره گرفتن از رابطه (۲-۱۳) برای ۱۱ ترکیب مختلف از انتخاب زاویهها محاسبه شده است . همچنین ماتریس امپدانس متقابل برای دو حالت در زوایای ۸۰ و ۸۵ و ۹۰ () و ۳۰ و ۹۰ و ۱۵۰ () محاسبه شده است.
۶-۶-۱- ماتریسهای ولتاژ ترمینال آنتنها با زیر نویس زاویه برخورد جبههموج
(۶-۱) |
[یکشنبه 1400-08-02] [ 01:08:00 ق.ظ ]
|