Метод хвильових матриць для моделювання хвилеводних поляризаторів із діафрагмами. Теорія

Сьогодні пристрої оброблення поляризації широко використовуються у супутникових інформаційних системах. Хвилеводні поляризатори є ключовим елементом антенних систем, що використовуються для перетворення поляризації сигналу із лінійної в колову та навпаки. Сигнали із коловою поляризацією мають багато значних переваг над сигналами з іншими видами поляризації. Таким чином, одночасне використання поляризаторів з іншими радіотехнічними пристроями обробки сигналів значно підвищує ефективність нових супутникових інформаційних і телекомунікаційних систем різного призначення, бездротових систем передачі даних, мобільних систем зв’язку, радіолокаційних систем та систем медичної діагностики. В статті розроблено новий матричний метод розрахунку параметрів та характеристик поляризатора на основі квадратного хвилеводу із трьома діафрагмами, які є індуктивними чи ємнісними залежно від поляризації хвилі. Використовуючи теорію мікрохвильових кіл, через хвильові матриці передачі та розсіювання елементів структури поляризатора було виведено аналітичні вирази для загальної хвильової матриці розсіювання. У результаті було отримано основні характеристики поляризатора: диференційний фазовий зсув, коефіцієнт стійної хвилі за напругою для вертикальної та горизонтальної поляризації, коефіцієнт еліптичності та кросполяризаційна розв’язка. Представлений метод дозволяє дослідити вплив розмірів поляризатора (а саме, висот діафрагм та відстаней між ними) на його основні характеристики. Отримана аналітична модель дозволяє теоретично знаходити оптимальні розміри, які забезпечують необхідні поляризаційні характеристики пристрою при найкращому узгодженні в робочому діапазоні частот. Крім цього, розроблений метод хвильових матриць може застосовуватися для подальшої оптимізації за допомогою спеціалізованих програм моделювання мікрохвильових пристроїв.