Детальная информация

Научный доклад посвящен исследованию распространения электромагнитных волн через щели различных типов (продольные и Г-образные) в Т-образном ответвителе прямоугольных волноводов и созданию на их основе волноводно-щелевых фазовращателей на p-i-n-диодах для активных антенных решёток с электронным сканированием. Цель работы - разработка научных основ анализа и синтеза щелевых волноводных узлов, связывающих строгие полевые постановки с инженерными эквивалентными моделями, пригодными для быстрого и воспроизводимого проектирования. Применены метод моментов, полноволновое 3D-моделирование (ANSYS HFSS), схемотехническое моделирование эквивалентных цепей и натурные измерения S-параметров. Разработаны MoM-модели продольных и Г-образных щелей, предложены компактные эквивалентные схемы (идеальный трансформатор; катушка индуктивности ; конденсатор и при необходимости резисторов), получены количественные зависимости резонансной частоты, коэффициента передачи и фазового хода от геометрических параметров (длина, ширина, смещения по осям Ox, Oy). Исследовано влияние резисторов и p-i-n-диодов на добротность и фазовые характеристики, предложена согласованная RLC-модель состояний диодов и методика электронного управления фазой. На основе полученных результатов разработан и оптимизирован проходной волноводно-щелевой фазовращатель с дискретным управлением, обеспечивающий требуемый фазовый диапазон при малых вставных потерях и приемлемом согласовании; показано согласие теории, моделирования и эксперимента. Практическая значимость состоит в формировании правил синтеза и регламентов выбора геометрии и коммутационных элементов для сокращения цикла проектирования устройств сантиметрового и миллиметрового диапазонов и их масштабирования к более высоким частотам.

In the scientific report it is investigated the propagation of electromagnetic waves through slots of various types (longitudinal and L-shaped) in a rectangular waveguide T-junction and the development of waveguide-slot phase shifters based on p-i-n diodes for active electronically scanned arrays. The aim is to establish a rigorous analysis and synthesis framework for slotted waveguide components that links full field formulations to engineering equivalent models suitable for fast, reproducible design. The study employs the Method of Moments, full-wave 3D simulation (ANSYS HFSS), equivalent-circuit modeling, and experimental S-parameter measurements. MoM models are developed for longitudinal and L-shaped slots; compact equivalent circuits (ideal transformer; inductor; capacitor and resistors if necessary) are proposed; and quantitative dependencies of resonant frequency, transmission coefficient, and phase response on geometric parameters (length, width, and offsets along Ox and Oy) are obtained. The effects of resistors and p-i-n diodes on Q-factor and phase are investigated; a consistent RLC model of diode states and an electronic phase-control method are proposed. Based on these results, a transmission-type waveguide-slot phase shifter with discrete control is designed and optimized, achieving the required phase range with low insertion loss and acceptable matching. Agreement among theory, simulation, and experiment is demonstrated. The practical significance lies in the resulting synthesis rules and guidelines for selecting geometry and switching elements, shortening the design cycle for centimeter- and millimeter-wave devices and enabling scaling to higher frequencies.