Антенны высокоточного позиционирования по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, доктор технических наук Татарников, Дмитрий Витальевич

• Татарников, Дмитрий Витальевич
• доктор технических наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор технических наук Татарников, Дмитрий Витальевич

Глава 1. Основные характеристики антенн высокоточного позиционирования по сигналам ГНСС и требования к ним.

Введение.

• i I

1.1 Сигналы глобальных навигационных спутниковых систем и основные принципы высокоточного позиционирования.

1.2 Уравнения дифференциального позиционирования по фазе несущей и уравнения ошибок.

1.3 Влияние фазовой характеристики направленности антенны и диаграммы обратного излучения (ДОИ) на точность позиционирования.

1.4 Основные требования к амплитудной ДН и КПД.

Выводы.

Глава 2. Пластинчатые антенны с подложками из искусственных диэлектриков с расширенной полосой частот

Введение.

2.1 Антенны с подложкой ребристого и встречно-штыревого типа.

2.1.1 Добротность пластинчатой антенны при наличии дисперсии в подложке.

2.1.2 Низкопрофильные импедансные структуры с высоким замедлением.

2.1.3 Замечание об антеннах круговой поляризации.

2.1.4 Замедление и дисперсия в периодических цепочечных структурах с параллельными емкостями.

2.1.5 Полный электродинамический анализ низкопрофильной штыревой замедляющей структуры

2.1.6 Конструктивное воплощение всеволнового всесистемного антенного элемента с литьевой подложкой.

2.2 Антенны с подложкой в виде емкостной рамки.

2.2.1 Добротность пластинчатой антенны с концевой емкостью.

2.2.2 Антенны круговой поляризации с рамкой в виде периодической системы емкостей.

Выводы.

Глава 3. Широкополосные пластинчатые конструкции объемного типа

Введение.

3.1 Двумерная модель.

3.2 Полусферические аксиально-симметричные структуры.

Выводы.

Глава 4. Плоские проводящие экраны

Введение.

4.1 Ненаправленный источник на проводящем экране.

4.1.1 Аппроксимация краевой волны тока экрана.

4.1.2 Переотражения краевых волн тока конечного экрана и сравнение с численным решением интегрального уравнения.

4.1.3 Характеристики поля излучения

4.1.4 Асимптотическая оценка ДОИ для высоких и низких углов при больших размерах экрана.

4.2 Слабонаправленный источник ' на проводящем экране.

4.3 Источник со столообразной ДН.

4.3.1 Общие замечания.

4.3.2 Синтез источника со столообразной ДН и оценка протяженности ближнего поля.

4.3.3 ДНи ДОИ.

Выводы.

Глава 5. Импедансные экраны и полупрозрачные экраны из. композитных материалов

Введение.

5.1 Импедансные экраны.

5.1.1 Эквивалентный поверхностный электрический и магнитный ток экрана.

5.1.2 ДНи ДОИ.

5.2 Полупрозрачные экраны из композитных материалов.

5.2.1 Приближенные граничные условия.

5.2.2 Эквивалентный электрический ток экрана в приближении физической оптики.

5.2.3 Численное исследование эквивалентного тока с помощью интегрального уравнения второго рода.

5.2.4 ДН и ДОИ конечного экрана в приближении физической оптики.

5.2.5. Влияние краевых волн и характеристики экранов с неравномерным профилем импеданса слоя.

Выводы

Глава 6. Конструктивные особенности разработанных опытных и серийно выпускаемых образцов антенн

Введение.

6.1 Пластинчатая антенна ГИС со щелевым возбуждением, технологически совмещенная с МШУ.

6.2 Многочастотные двухсистемные GPS/ГЛОНАСС антенны приемников сантиметрового класса точности.

6.3 Антенны с подложками из искусственных диэлектриков.

6.4 Малогабаритная вертикальная антенная система с резким перепадом амплитудной ДН при пересечении горизонта.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Антенны высокоточного позиционирования по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем»

Актуальность работы.

Последняя? декада-: 20-го века отмечена началом широкомасштабного использования; сигналов системы навигационных спутников GPS (США), [1] для нужд промышленности? и потребительского? сектора экономики. Созданная; в СССР система спутников FJIOHACC [2]j преодолев финансовые затруднения: начала 90-х годов, активно восстанавливается. Планируется' полное развертывание этой- системы к 2010г. В 2005г. началось развертывание системы, спутников GALILEO [3], создаваемых Европейским: Сообществом. Планируется; к: выведению система навигационных спутников КНР COMPASS [4], развивается японское спутниковое дополнение QZSS [5 |. В дальнейшем* для всех: этих систем: спутников; употребляется общее наименование* ГНСС (Глобальные Навигационные Спутниковые Системы).- К числу ГНСС также часто относят спутники так называемых функциональных дополнений. Эти спутники транслируют поправку, необходимую для-повышения точности позиционирования. Пример спутников функционального дополнения - система OMN1STAR [148]. Можно сказать, что применение: сигналов ГНОС становится- неотъемлемым: элементом? жизнедеятельности: наряду с:теле- и радиовещанием и радиосвязью. Следует особо подчеркнуть, что сигналы ГНСС являются общедоступными практически на всей: поверхности Земли и, в основном,, бесплатными. Это стимулирует, бурный .рост числа практических приложений:

Спутники ГНСС излучают псевдо-шумовые: фазоманипулированные сигналы на ряде частот в диапазоне 1. .2 ГГц [9,37,38].

Аппаратуру потребителя сигналов ГНСС принято характеризовать обобщенным наименованиём "навигационный приемник". Основной задачей навигационного, приемника является определение координаты точки земной поверхности; в которой он: расположен, а также точного времени. По принципу действия навигационные приемники относятся к пассивным кодово-фазовым дальномерам [8,38]. За отмеченный период навигационные приемники потребителя сигналов ГНСС прошли определенный путь развития.

Простейшие одночастотные кодовые навигационные приемники, работающие в автономном режиме (так называемый режим standalone - от английского "отдельно стоящий"), в настоящее время обеспечивают определение координат потребителя с точностью порядка 30 метров (всюду в дальнейшем точностные характеристики указываются в смысле среднеквадратичной. ошибки (ско)). Эти приемники фактически становятся предметами бытового назначения. Габариты и стоимость бытовых приемников сопоставимы с габаритами и стоимостью бытовых аппаратов сотовой телефонии [6-7]. Этот класс аппаратуры в данной диссертационной работе не рассматривается.

Важным- этапом на пути уменьшения ошибки позиционирования явилось применение так называемого кодово-дифференциального режима DGPS [8-9]. В этом режиме на приемник потребителя передается поправка, компенсирующая групповую задержку на распространение сигнала через ионосферу. Поправка вырабатывается так называемой базовой станцией, расположенной в точке с известной координатой, либо системой (сетью) таких станций. Поправка передается на навигационный приемник либо по местному каналу радиосвязи (включая сотовую связь), либо транслируется через геостационарные спутники типа OMNISTAR. Наличие поправки позволяет снизить ошибку позиционирования до 30см. Режим DGPS является основным для широкого спектра применений в области ГеоИнформационных Систем (ГИС). ГИС предназначены для описания элементов земной поверхности с точностью не хуже 1м, включая рельеф, населенные пункты, путепроводы, ареалы распространения животного и растительного мира, сельхозугодия, статистические данные о территориях, и т.п. В качестве примера на рис В 1а) показано оснащение современного ГИС

- специалиста. Аппаратура состоит из антенны ГНСС, приемника (врюкзаке) и цифрового картографического индикатора.

Основным этапом существенного - скачкообразного - уменьшения ошибки позиционирования явилась разработка алгоритма RTK (от английского Real Time Kinematic - позиционирование движения в реальном времени). Этот алгоритм позволяет осуществить так называемое разрешение неоднозначности [8,9] — когда определяются не только задержки по коду, но и разность полных набегов фазы несущей, включая целое число длин волн, между потребителем и базовой станцией и каждым из спутников. Совместное использование в RTK обеих систем спутников GPS/TJIOHACC обсуждалось с конца 90-х годов- [10,11]. Для работы алгоритма RTK, как и в DGPS-режиме, требуется поправка, вырабатываемая базовой станцией или сетью станций. Алгоритм позволяет снизить ошибку позиционирования до 1см. Вариант работы» в режиме накопления данных позволяет достичь геодезической точности позиционирования по сигналам ГНСС в 1мм [9].

Разработка аппаратуры, способной поддерживать алгоритм RTK, резко расширила спектр применений сигналов ГНСС. Так, в режиме реального времени оказалось возможным осуществить весь спектр геотопографических работ - при землеустройстве, строительстве, профилировании дорог и магистралей, т.п. На рис. В16) показано оснащение современного ГНСС - геодезиста. Аппаратура содержит интегрированный приемник, совмещенный с ГНСС антенной и антенной радиолинии передачи поправок, и картографический индикатор. Дальнейшее развитие аппаратуры RTK в последние годы привело к созданию серийных образцов полуавтоматических и автоматических строительных и сельскохозяйственных машин (рис В2а),б)).

На рис В3а),б) показаны применения аппаратуры ГНСС в режиме постобработки (точность 1мм ). Измерения с погрешностью 1мм применяются для мониторинга технического состояния сложных инженерных сооружений типа дамб, мостов, больших зданий и т.п. и для устройства геодезических опорных пунктов - в том числе с научными целями изучения'дрейфа земной коры (предсказание землетрясений, смещение тектонических плит и т.п.)

Навигационные приемники, обеспечивающие точность в 30см и выше можно условно отнести к высокоточным. В настоящее время наблюдается лавинообразный рост числа публикаций о работах в области высокоточного позиционирования и о создаваемых образцах техники: Среди источников информации, призванных сориентировать потребителя, можно отметить международный отраслевой журнал рекламно-технического характера "GPS World" [12], сообщения научно-технического характера1 о прикладных системных работах публикует реферируемый журнал "GPS- Solutions" [13], основным ежегодным международным научно-техническим симпозиумом является конгресс Института Навигации ION GNSS [14]. К числу основных мировых производителей высокоточной аппаратуры, для гражданских применений относятся- компании Trimble (США)[130], Leika (Швейцария)[ 131], Торсоп (Япония)[129], Javad JNSS (США/РФ)[151]. Существенные элементы аппаратуры компаний Торсоп и Javad JNSS проектируется в центрах технологий в Российской Федерации в Москве.

Для обеспечения потребителя поправкой, необходимой для высокоточного позиционирования, развиваются сети базовых станций, покрывающих территории. Так, общегерманская сеть содержит более 150 станций [17]. Сеть, принадлежащая международному консорциуму университетов UNAVCO [18] содержит несколько тысяч станций, объявлено о создании национальной сети КНР, которая будет содержать 8000 станций. Необходимость развития работ по созданию координатно-временного поля Российской Федерации подчеркнута в Указе Президента Российской Федерации [15].

Высокоточные приемники осуществляют слежение за кодами и фазами несущих всех спутников, расположенных выше местного горизонта. Для обеспечения точности позиционирования ключевое значение [9] имеют спутники, наблюдаемые под низкими углами к горизонту. Однако сигнал этих спутников оказывается в значительной степени- ослабленным в< силу направленных свойств антенн наблюдателя и спутника и увеличенной дальности против зенитных спутников. При недостаточном уровне сигнала наблюдается [16] явление срыва фазового детектора, когда отсчет фазы несущей скачком изменяется» на произвольное целое число 2л. Срыв детектора приводит к необходимости- повторного разрешения-неоднозначности алгоритмом RTK, что резко уменьшает эффективность системы позиционирования.

Важная особенность современного состояния отрасли высокоточного-позиционирования состоит в том, что основным источником ошибок высокоточного позиционирования^является [9, 100] явление многолучевости, когда на вход приемника, наряду с прямым сигналом, спутника, попадает также сигнал, отраженный подстилающим рельефом и местными предметами. Также существенным оказывается* вклад ошибок и, нестабильности фазовой и групповой характеристики направленности антенны. Ключевая роль антенных характеристик для достижения предельно малых ошибок позиционирования многократно подчеркивалась в литературе [100-104].

Наряду с этим, антенны, как и остальная часть аппаратуры, находятся под серьезным давлением1 обстоятельств рыночного характера. Разнообразие условий их применения-диктует жесткие требования на подходы и способы конструктивной реализации. Между тем, массо-габаритные характеристики и, можно отметить - стоимость антенны высокоточного позиционирования сопоставимы со всей остальной частью аппаратуры, а зачастую и превосходят собственно навигационный приемник. Быстрый прогресс микроэлектроники, с одной стороны, и естественное ограничение в виде фиксированной, длины волны сигналов ГНСС делают указанное противоречие особенно заметным.

В целом, обеспечение надежности работы и минимизации ошибок системы позиционирования, приводит к необходимости реализации максимально широкой ДН приемной антенны с возможно резким уменьшением усиления в направлениях ниже горизонта. Это требование, совместно с обеспечением заданной полосы пропускания при жестких ограничениях на массо-габаритные показатели, является противоречивым.

Приемные антенны высокоточного позиционирования начали развиваться одновременно с началом широкого освоения сигналов ГНСС. Основной антенной базовых станций является антенный элемент Dorne@Margolin, устанавливаемый на импедансный кольцевидный экран, сконструированный в лаборатории JPL (Jet Propulsion Laboratory) NASA США. Сведения об этой антенне содержатся в источниках [19,20], посвященных геодезическим калибровкам высокоточных антенн. Фотография этой антенны показана на рис В4.

В качестве антенн подвижных объектов на начальных этапах, в основном, использовались компактные и высокотехнологичные антенны печатного (микрополоскового) типа. Эти антенны выгодно, отличаются конструктивной простотой и малыми габаритами, что и обусловило интерес к ним с точки зрения приложений для высокоточного позиционирования.

Микрополосковые антенны находились в фокусе внимания специалистов начиная с 70-х годов прошлого столетия. Обзор имеющихся результатов содержится в ряде основополагающих отечественных и зарубежных публикаций и монографий [43-46]. Работы в этом направлении продолжают выходить [47-54, 78, 105], в том числе и применительно к задачам позиционирования [55,61].

Одной из первых реализаций антенн для подвижных объектов являлась антенна Ashtech Geodetic [19, 21] компании Ashtech. Эта антенна была предназначена для приема сигналов только GPS, она имела антенный элемент печатного типа, плоский экран диаметром 40см и компас. Необходимость применения компаса была вызвана тем, что фазовый центр этой антенны оказался смещенным с вертикальной оси симметрии, в силу чего требовалась принудительная ориентация антенны для повышения точности позиционирования. В конце 90-х годов прошлого века коллективом разработчиков компании JPS под руководством профессора кафедры 406 МАИ Филиппова B.C. была разработана двухчастотная двухсистемная GPS/ГЛОНАСС печатная антенная плата, служившая основой серийно выпускаемых антенн подвижных объектов типа Legant [58] и антенн базовых станций типа Regant [59] и CR3 [60]. Фотография этой антенной платы показана на рис. В5а),б). Автор данной диссертационной работы участвовал в указанных разработках в качестве ведущего специалиста. Интересно отметить, что сообщение в зарубежных источниках [61] об антенной плате типа Legant появилось в печати спустя декаду после выхода антенны Legant в производство. Можно отметить реализацию двухчастотных L1/L2 печатных антенн на принципах двухэтажной сборки компаний Trimble [56] и Aeroantenna [57].

Однако, как многократно отмечалось [45,46], при расширении рабочей полосы частот толщину диэлектрической подложки печатной антенны необходимо увеличивать. Проводимая модернизация систем GPS и ГЛОНАСС, а также объявленное развертывание систем GALILEO и COMPASS приводит к резкому расширению полосы частот. Общая протяженность спектра ГНСС сигналов превысит 30%. Технологические возможности по изготовлению и применению печатных антенн оказываются практически исчерпанными вследствие значительной толщины диэлектрической подложки и ее веса.

Ранее, в том числе автором данной работы, исследовалась возможность использования диэлектрических подложек в виде системы опор [62-64,133], имеются также сообщения о формировании слоистых подложек с воздушными пустотами [65]. Однако, вследствие эффекта [46,62] обужения амплитудной ДН микрополосковой антенны при уменьшении эффективной диэлектрической проницаемости подложки, подложки с низкой эффективной проницаемостью для целей позиционирования оказываются малопригодными; проблема использования объемных подложек из диэлектрических материалов* для- широкоугольных пластинчатых антенн дециметрового диапазона волн, в целом, сохраняется. В последние годы появились сообщения о применении так называемых частотно-селективных поверхностей для формирования подложек пластинчатых антенн [66,67]. Здесь необходимая величина эффективной диэлектрической проницаемости достигается за счет периодической системы металлических элементов, выполняемых на тонких подложках печатным способом. Эти подложки затем размещаются вертикально между пластинкой антенны и экраном.

Однако следует отметить, что низкопрофильные полностью металлические структуры, способные формировать значительное эквивалентное замедление фазовой скорости, известны е 60-х годов" [68]. Эти структуры ранее изучались применительно к электронным приборам СВЧ. Подложки пластинчатых антенн на основе указанных структур могут быть-охарактеризованы как "искусственные диэлектрики". Возможности* применения искусственных диэлектриков, выполненных из металлов, в. качестве технологически эффективных подложек пластинчатых антенн и основы теории антенн с такими подложками ранее' систематически не рассматривались.

Дополнительный интерес представляют многопластинчатые конструкции, позволяющие обеспечить широкую полосу рабочих частот при весьма малом общем габарите. Практическая целесообразность таких антенн обусловлена стремлением в ряде высокоточных приложений применить антенный элемент, имеющий один общий выход на всю полосу частот сигналов ГНСС. Как указано выше, эта полоса составляет более 30%. Известен целый ряд конструкций пластинчатых антенн объемного типа [47,69-74]. Однако физические явления, лежащие в основе эффекта широкополосности многопластинчатых антенн, и потенциальные возможности* достижения широкополосности при существенных ограничениях на габарит остаются невыясненными.

Основным элементом, определяющим способности антенны к подавлению отражений от подстилающего рельефа, является экран. Известно [75], что конфигурация экрана, на который устанавливается антенный элемент, является решающим фактором, определяющим характеристики антенны в нижней, относительно экрана, полусфере. Кроме того, экран оказывает существенное влияние на коэффициент усиления в верхней • полусфере, в особенности вблизи скользящих направлений. Применительно к задачам высокоточного позиционирования изучение экранов представляет интерес как для оптимизации характеристик антенн малого габарита в резонансной частотной области, так и для оценки потенциальных возможностей по реализации значительного перепада усиления при пересечении горизонта в больших, по сравнению с длиной волны, системах. Анализ характеристик антенн на проводящих экранах является классическим для антенной теории. Можно указать на точные методы собственных функций [75, 76], интегральных уравнений [77], а также на асимптотические методы геометрической теории дифракции [79, 80] и краевых волн [81, 82]. Перечисленные источники [75-82] содержат обширную библиографию вопроса. Можно отметить еще методы эквивалентных краевых токов, развитые в конце прошедшего столетия [83-85], численные подходы на основе FDTD алгоритма [86], а также публикации о характеристиках микрополосковых антенн на плоских экранах конечных размеров [49,87-90].

Однако, применительно к задачам высокоточного позиционирования, основное значение имеет [9,100-104] диаграмма обратного излучения (ДОИ), известная также из англоязычной литературы как front-to-back ratio (down-up ratio), а также свойства ДН в верхней полусфере вплоть до углов, близких к касательным. Этим характеристикам уделяется значительно меньшее внимание. Кроме того, направления, близкие к касательным к экрану, наиболее сложно поддаются анализу асимптотическими методами [79,82]. Между тем, приближенные соотношения, позволяющие выполнить оценку характеристик до проведения трудоемкого численного анализа или натурного макетирования, оказываются весьма существенными в инженерной практике.

Помимо плоских проводящих, представляют интерес импедансные экраны, а также экраны в виде тонких полупрозрачных слоев из композитных материалов.

Применительно к импедансным экранам, основные принципы построения экрана антенны базовой станции в виде кольцевых дроссельных канавок изложены в [91]. Однако в последнее десятилетие появились сообщения о создании низкопрофильных печатных периодических структур, формирующих высокий эквивалентный поверхностный импеданс. Эти структуры получили название грибовидных или грибковых (от англ. mushrooms) [92-94,108]. Сообщения о некоторых характеристиках антенн с такими структурами содержатся в [95-99, 106, 107]. Эти структуры, представляют очевидный интерес применительно к задачам высокоточного позиционирования, так как они компактны, обладают малой глубиной (толщиной) и позволяют, в принципе, формировать импедансные поверхности весьма больших электрических размеров.

Плоские композитные листы из материалов толщиной много меньше длины волны ранее рассматривались на примере сетчатых структур [126]. В последние годы утвердилось более общее наименование "композитные материалы" в связи с применением комбинаций металлических, слабо и сильно проводящих, и диэлектрических элементов. Электродинамические характеристики таких материалов обсуждаются в [108, 112-126, 138,141,149,150,152]. Применительно к задачам позиционирования так называемые R-карты описаны в [109-111]. Эти R-карты представляют собой тонкие проводящие листы толщиной менее глубины проникновения. Общим для всех этих систем является возможность применения усредненных граничных условий [108, 124-126] для анализа характеристик.

Термин "полупрозрачный" в названии экранов из композитных материалов обусловлен тем, что в приближении бесконечной структуры всегда имеется некоторый отличный от нуля коэффициент передачи. Это открывает дополнительные возможности для оптимизации характеристик направленности антенн позиционирования путем управления интерференцией прошедшего и дифракционного полей в теневой области.

Потенциальные возможности перечисленных видов экранов по формированию высоких характеристик ДОИ представляют очевидный интерес с точки зрения построения антенн позиционирования.

Цель и задачи работы.

Сказанное выше позволяет сформулировать основную цель исследования в виде разработки теории, методов анализа, оценки характеристик и создания образцов широкополосных малогабаритных высокотехнологичных антенных элементов и экранов различных конфигураций для минимизации ошибки позиционирования по сигналам ГНСС.

В соответствие с указанной целью в работе ставятся и решаются следующие задачи,

1.Разработка теории, методов анализа и конструктивных образцов низкопрофильных широкополосных пластинчатых антенн с подложками из искусственных диэлектриков, заменяющих традиционные печатные конструкции.

2.Разработка принципов построения и создание конструктивных образцов широкополосных объемных антенн круговой поляризации общим габаритом в десятые доли длины волны.

3.Построение инженерных оценок и анализ характеристик и потенциальных возможностей плоских проводящих и импедансных экранов, а также экранов из композитных материалов, в том числе для экранов в резонансном частотном диапазоне.

4.Создание образцов антенн высокоточного позиционирования и антенных блоков интегрированных навигационных приемников.

Методы исследования.

При проведении исследований используются аналитические методы теории дифракции, антенн и устройств СВЧ и численные методы на основе интегральных уравнений. Экспериментальные измерения выполнены в безэховых камерах с помощью стандартного лабораторного оборудования.

Достоверность и обоснованность результатов работы определяется корректными математическими методами и, физическими моделями, хорошим совпадением результатов расчетов с натурным макетированием, а также достигнутыми характеристиками опытных и серийно выпускаемых образцов антенн.

Личный вклад автора.

Все основные результаты и положения работы принадлежат автору, что подтверждено личными публикациями. В опубликованных в соавторстве работах автору принадлежит постановка задач и определение направлений исследования, а также непосредственное участие в расчетах, экспериментах и анализе данных. Роль автора как руководителя проектирования серийно выпускаемых антенн высокоточного позиционирования отражена в акте о внедрении и отзыве, выданным Московским центром технологий корпорации Топкон (Япония). Автор признателен руководству корпорации за возможность публикации образцов антенн и их характеристик.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 152 наименований и 5-ти приложений. Работа без приложений изложена на 235-ти страницах машинописного текста, включая 142 рисунка и 4 таблицы.

Первая глава посвящена анализу данных общесистемного характера и выработке требований к характеристикам антенн. Здесь анализируется спектр имеющихся и вводимых сигналов ГНСС, выявляется влияние фазовой характеристики направленности и ДОИ на ошибки позиционирования, обосновываются требования к амплитудной ДН и КПД антенн.

Вторя глава посвящена разработке теории, путей построения, методам анализа и результатам исследования и конструктивного воплощения антенн пластинчатого типа с подложками из искусственных диэлектриков. Здесь получены оценки степени отрицательного влияния нормальной дисперсии в подложке на ширину полосы пропускания пластинчатой антенны круговой поляризации и выявлены условия ее отсутствия, методом численного решения интегрального уравнения для периодической структуры получены параметры конструкции подложек, обладающих требуемыми свойствами и пригодных для изготовления путем высокоточного литья, выявлен эффект расширения полосы частот при использовании подложки периодических элементов в виде рамки, охватывающей периметр пластинки, показана возможность изготовления такой подложки с помощью штампа, показаны образцы конструктивной реализации антенн и приведены их характеристики.

Третья глава посвящена широкополосным объемным конструкциям пластинчатого типа малого габарита. Здесь выявляется влияние емкостных связей пластинок между собой и экраном антенны, показывается, что при наличие таких связей существует оптимальная высота размещения пластинок над экраном, при которой полоса пропускания структуры существенно расширяется. Этот вывод распространяется на сферические азимутальносимметричные конструкции лепесткового типа. Приводятся характеристики опытного образца антенны с полосой пропускания свыше 40%.

Четвертая глава работы посвящена анализу наиболее употребительных плоских проводящих экранов приемных антенн потребителя сигналов ГНСС. Здесь получено замкнутое аппроксимационное выражение для токов конечного проводящего экрана и методом численного решения интегрального уравнения оценена его точность. Выполнено исследование ДН и ДОИ для экранов, возбуждаемых ненаправленным и слабонаправленным источником, а также источником, формирующим столообразную ДН с подавленным уровнем ДН в касательном к экрану направлении; получены оценки ДОИ как для области углов, близких к касательным, так и вдали от указанных направлений.

В пятой главе работы рассматриваются перспективные экраны импедансного типа и полупрозрачные экраны из композитных материалов. Здесь изучены распределения, эквивалентных электрических и магнитных токов экранов и исследовано влияние характеристик импедансных и полупрозрачных поверхностей на ДН и ДОИ. Особое внимание уделяется функции распределения эквивалентного поверхностного тока полупрозрачного экрана, правильно описывающей распределение тока не только на больших расстояниях от источника, но и в непосредственной близости от него. Аналитические данные подтверждаются численным исследованием с помощью интегрального уравнения второго рода. Получены оценки ДОИ для экранов с равномерным и неравномерным профилем импеданса слоя.

Шестая глава работы посвящена конструктивным особенностям разработанных серийно выпускаемых и опытных образцов антенн . Основное внимание уделяется электродинамическим принципам, положенным в основу проектирования. Рассматриваются печатные антенны со щелевым возбуждением, выполняемые в едином технологическом цикле с малошумящим усилителем, семейство антенн и антенных блоков интегрированных приемников, работающих в классе точности 1см, в том числе и с подложками из искусственных диэлектриков, а также вертикальная цилиндрическая антенная решетка малого, по сравнению с длиной волны, диаметра, обеспечивающая быстрый перепад усиления при пересечении горизонта.

В Приложениях сосредоточены аналитические выкладки, вынесенные за пределы основного текста, и сведения о внедрении. Приложение 1 посвящено тензорам Грина систем с дискретным спектром собственных функций, в Приложении 2 содержатся результаты оценок интегралов методом перевала, встречающиеся в работе, в Приложении 3 приведены сведения по выводу коэффициентов отражения и прохождения плоской волны через тонкий слой диэлектрика с потерями. В Приложении 4 приведен отзыв корпорации Топкон и акт об использовании результатов данной работы при проектировании серийно выпускаемых образцов техники. В Приложении 5 приведен акт о внедрении результатов в учебный процесс МАИ.

Заключение диссертации по теме «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», Татарников, Дмитрий Витальевич

Выводы

1. Методы и подходы, развитые в работе, использованы при разработке образцов антенн высокоточного позиционирования, выпускаемых серийно, в том числе :

1.1 Антенна Topcon PGA5 (LI GPS/GLONASS) со щелевым возбуждением. Антенна выполняется в едином технологическом цикле с мшу. Характеристики направленности антенны подтверждают выводы Главы 4.

1.2 Антенны Topcon PGA1.PGA3 (L1,L2 GPS/GLONASS), CR-G3, и антенные блоки интегрированных приемников семейства Hiper и GR3 (L1/L2/L5 GPS/GLONASS). Характеристики антенн подтверждают выводы Глав 2, 4 и 5. При анализе влияния корпуса интегрированного прибора применен численный подход но основе интегрального уравнения. Получено хорошее соответствие с расчетными данными.

1.3 Антенны и антенные блоки интегрированных приемников Topcon GMS-2 (LI GPS/Omnistar), MGB6 (LI GPS/GLONAS S/OMNISTAR/Beacon) для ГИС применений, всечастотного GPS/GLONASS/GALILEO/Omnistar/BEACON приемника Topcon Trupath для систем автоматического управления сельскохозяйственными машинами. В антеннах применены подложки на основе искусственного диэлектрика. Подтверждены выводы Главы 2. 2. Разработаны принципы построения и создан опытный образец малогабаритной вертикальной антенной решетки цилиндрического типа, обеспечивающей подавление отражений от подстилающей поверхности -20 дБ при углах места, начиная с 10 градусов к горизонту

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в работе развиты теоретические основы, принципы построения и метода анализа, изучены характеристики и созданы экспериментальные и серийные высокотехнологичные широкополосные малогабаритные антенны высокоточного позиционирования и антенные блоки высокоточных интегрированных навигационных приемников.

В частности:

1. Разработаны теоретические основы, принципы построения, методы анализа, изучены характеристики и созданы образцы низкопрофильных пластинчатых антенн с подложками из искусственных диэлектриков, выполняемых из металла методами литья или штампа и обеспечивающих работу в полном диапазоне частот ГНСС.

2. Развита теория и созданы образцы объемных многопластинчатых конструкций, работающих на принципах сильной связи между элементами и обеспечивающих ширину полосы пропускания более 40% при габаритах порядка одной трети длины волны.

3. Построено замкнутое аппроксимационное решение задачи возбуждения конечного проводящего экрана с ошибкой аппроксимации, не превосходящей 10% для экранов размером в десятые доли длины волны и более. Получены инженерные аналитические оценки ДН и ДОИ антенн на плоских проводящих экранах.

4. Выполнены оценки характеристик подавления многолучевости плоскими импедансными экранами. Показано, что ДОИ, формируемая плоским импедансным экраном слабо зависит от величины импеданса экрана и от ДН широкоугольного источника и определяется, в основном, лишь размером экрана.

5. Выявлен характер распределения эквивалентного электрического тока полупрозрачного экрана из композитных материалов, возбуждаемого ненаправленным источником. Показано, что характеристики полупрозрачного экрана слабо зависят от фазы (характера) импеданса слоя, при условии, что этот импеданс не индуктивный. Показано^ что для экрана заданных размеров существует оптимальный импеданс слоя; обеспечивающий наилучшую ДОИ. Композитный полупрозрачный экран с квадратичным профилем импеданса слоя обеспечивает ДОИ лучше -20 дБ для углов, начиная с 20 градусов к плоскости экрана при размере экрана 6 длин волн

6. Разработаны серийно выпускаемые антенны высокоточного позиционирования. В частности, одночастотная GPS/TJIOHACC антенна со щелевым возбуждением, семейство двухчастотных антенн и антенных блоков интегрированных приемников GPS/TJIOHACC сантиметрового класса точности, семейство ГИС антенн и антенных блоков, семейство трехчастотных L1/L2/L5 антенн и антенных блоков GPS/ГЛОНАСС сантиметрового класса точности а также всесесистемный всечастотный GPS/TJIOKLACC/GALILEO/СОМРAS S/OMNISTAR/BEACON антенный блок интегрированного приемника системы автоматического- управления сельскохозяйственными машинами.

Научная новизна.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Разработаны основы теории низкопрофильных пластинчатых антенн с подложками из искусственных диэлектриков в виде периодической системы металлических элементов с малым, по сравнению с длиной волны, шагом. Выявлены условия отсутствия значительной дисперсии в технологически реализуемых подложках. Выявлен эффект расширения полосы частот при использовании подложки в виде периодической замедляющей системы, расположенной по периметру пластинки. Разработаны образцы антенны, работающих в полном диапазоне частот ГНСС с металлическими подложками, выполняемыми методами литья или штампа.

Выявлен и обоснован эффект значительного расширения полосы частот в пластинчатых конструкциях при наличие емкостных связей пластинок между собой и экраном. Получены оценки оптимальной высоты пластинки для двумерного приближения и оптимального радиуса сферической несущей в объемной конструкции. Созданы образцы конструкций с полосой пропускания свыше 40% при габаритах порядка одной трети длины волны относительно нижней частоты диапазона.

Построено замкнутое аппроксимационное выражение для тока, возбуждаемого ненаправленным источником на плоском проводящем экране. Изучены границы применимости этого выражения. Получены инженерные оценки характеристик направленности и ДОИ, формируемых плоским проводящим экраном, возбуждаемым ненаправленным источником, источником со слабой направленностью, а также источником со столообразной ДН.

Асимптотически оценены характеристики направленности и ДОИ антенн на плоских экранах импедансного типа. Выявлено влияние импеданса, формируемого конструкцией экрана.

Построена функция распределения эквивалентного электрического тока полупрозрачного композитного экрана при любых расстояниях от источника. Показано, что характеристики полупрозрачного экрана слабо зависят от фазы (характера) эквивалентного импеданса, при условии, что этот импеданс не индуктивный. Показано, что для экрана заданных размеров существует оптимальный импеданс слоя, обеспечивающий наилучшую ДОИ. Получены оценки ДН и ДОИ для практически реализуемых конструкций.

Разработаны опытные и серийно выпускаемые антенны высокоточного позиционирования.

Практическая значимость работы.

На основе методов и подходов, развитых в работе, созданы конструкции антенн высокоточного позиционирования и антенных блоков интегрированных приемников, выпускаемые серийно, в том числе: антенна Topcon PGA5 (LI GPS/TJIOHACC) со щелевым возбуждением; антенны Topcon PGA1.PGA3 (L1,L2 GPS/TJIOHACC) и антенны интегрированных приемников семейства Hiper; антенный блок приемника Topcon GMS-2 (LI GPS/OMNISTAR) для ГИС применений; антенна Topcon MGB6 (L1 GPS/TJIOHACC/OMNISTAR/BEACON) для ГИС применений; антенны Topcon CR-G3, PG-A1 и антенный блок приемника GR3 (L1/L2/L5 GPS/TJIOHACC); антенный блок интегрированного всечастотного GPS/TJIOHACC/GALILEO/СОМР AS S/OMNIS TAR/BEACON приемника Topcon Trupath системы автоматического управления сельскохозяйственными машинами

Использование результатов в учебном процессе. Материалы глав 2,3,4 использованы при подготовке курса "Компьютерное моделирование радиофизических задач" специальности "Радиофизика" Московского Авиационного Института (государственного технического университета) МАИ.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы обсуждались и докладывались на международных научных конференциях: 10-ой, 11-ой и 13-ой международных научно-технических конференциях "Системный анализ, управление и навигация", Евпатория, Крым, Украина, 2005,2006,2008 гг., Сессиях Института Навигации ION NTM San Diego, СА, USA 2005,2008, Конгрессе Института Навигации ION GPS-98, Long Beach, СА, USA, 1998 и Симпозиуме Международного Геодезического Общества IGS2004 Workshop and Symposium, 2004, University of Berne, Berne, Switzerland, а также на Объединенном Фельдовском семинаре по электродинамике APS, LEOS and MTT/ED Chapters in Russia Section, ИРЭ PAH, №8, 2008r.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 23 научные работы [22-33, 62,64,133,142-145,147,34-36], в том числе 7 статей в журналах, включенных в перечень ВАК, 1 статья в международном научно-техническом отраслевом реферируемом журнале, 8 докладов на международных научно-технических конференциях, 3 международных патента и 1 авторское свидетельство СССР. Автор имеет 6 единоличных публикаций.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Способы построения низкопрофильных пластинчатых антенн круговой поляризации с подложками из искусственных диэлектриков, выполняемых из металла методами литья или штампа, а также объемных широкополосных пластинчатых конструкций малого электрического размера.

2. Теория уменьшения ошибки многолучевости экранами различных типов антенн высокоточного позиционирования.

3. Инженерные методы расчета и проектирования антенн указанного класса.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Татарников, Дмитрий Витальевич, 2009 год

1. Guide to GPS Positioning David Wells, Ed. Canadian GPS Associates, Fredericton, N.B., Canada, 1986,1987

2. Leick A. GPS Satellite Surveying. Second ed. John Wiley & Sons, Inc, New York, 1995

3. M.Zhodzishsky, M.Vorobiev, A.Khvalkov, L.Rapoport, J.Ashjaee Dual-Frequency GPS/GLONASS RTK: Experimental Results Proceedings of The 12th International Technical Meeting of The Satellite Division of The Institute of Navigation ION GPS-99, p.p. 805 811

4. GPS Solutions Springer Berlin/Heudelberg ISSN 1080-5370 (Print) 1521-1886 (Online)14.http://www.ion.org/

5. Указ Президента РФ от 18 мая 2007г. "Об использовании глобальной навигационной системы ГЛОНАСС в интересах социально-экономического развития Российской Федерации"

6. D.Tatarnikov, A.Astakhov, P.Shamatulsky, I.Soutiaguine, A.Stepanenko Patch antenna with comb substrate Патент EC №EP 1684381 B1

7. Татарников Д.В. Приближенные решения задач дифракции при разработке ГНСС антенн потребителя 11-я межд.н.-т. конференция Системный анализ, управление и навигация, 2-9 июля 2006г., Евпатория, Крым, Украина, тез.докл., стр. 139

8. Татарников Д.В. Опыт разработки антенн высокоточного позиционирования корпорации Топкон 10-я межд.н.-т. конференция Системный анализ, управление и навигация, 1-8 июля 2005г., Евпатрия, Крым, Украина, тез.докл., стр. 126

9. Татарников Д.В. Пластинчатые антенны с подложками из искусственных диэлектриков. Антенны, №1(128) М., Радиотехника, 2008, стр. 35-45

10. Татарников Д.В., Сутягин И.В., Филиппов B.C., Астахов А.В., Степаненко А.П., Шаматульский П.П. Multipath Mitigation by Conventional Antennas with Ground Planes and Passive Vertical Structures GPS Solutions, v.9, 2005, No3, pp. 194-201

11. Татарников Д.В., Астахов A.B. Анализ слабонаправленных металло-диэлектрических излучающих структур на основе метода декомпозиции Антенны, №2 (46), М., Радиотехника, 2000, стр. 4754

12. Татарников Д.В., Соколов А.С. Математическое моделирование микрополосковых структур СВЧ на основе набора универсальных токовых элементов М., Радиотехника, №7-8, 1995, стр. 110-114

13. Татарников Д.В., Сутягин И.В., Филиппов B.C., Астахов А.В., Степаненко А.П., Шаматульский П.П. Small Size Light Weight User GNSS Antennas ION NTM 2005 San Diego, CA, USA January 24-26

14. Татарников Д.В., Сутягин И.В., Филиппов B.C., Астахов A.B., Степаненко А.П. GPS/GLONASS Antennas and Ground Planes: Size and Weight Reduction Perspectives IGS2004 Workshop and Symposium March 1-5, 2004, University of Berne, Berne, Switzerland

15. Филиппов B.C., Татарников Д.В., Сутягин И.В., Астахов- A.B., Ashjaee J The First Dual-Frequency Choke Ring ION GPS-98, September 15-18, Long Beach, CA, USA, 1998, p. 1035

16. Сутягин И.В., Татарников Д.В., Астахов A.B., Филиппов B.C., Степаненко А.П. Antenna Structures for Reducing the Effects of Multipath Radio Signals патент США No. 6836247 B2, 2004

17. Татарников Д.В., Астахов А.В. Численный алгоритм моделирования микрополосковых излучающих структур — тех. отчет 406-93-04, М., МАИ, 1994

18. Татарников Д.В., Астахов А.В. Математическое моделирование микрополосковых излучающих структур произвольной геометрии — тех. отчет 406-93-04, М., МАИ 1993

19. Understanding GPS. Principles and Applications — E.D.Kaplan/Ed., Artech House, 1996

20. Болдин В.А., Зубинский В.И., Зурабов Ю.Г. и др. Глобальная спутниковая радионавигационная, система ГЛОНАСС. М.: ИПРЖР, 1998.

21. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. — М., Наука, 1978

22. Радиоприемные устройства — под.ред. проф. А.П.Жуковского, М., Высшая Школа, 1989.

23. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны М., "Энергия", 1975 г.

24. Справочник по антенной технике, т.1/ Л.Д.Бахрах, Л.С.Бенинсон, Е.Г.Зелкин и др., Под. ред. Я.Н.Фельда, Е.Г.Зелкина, М.: ИПРЖР, 1997

25. Д.И.Воскресенский, В.С.Филиппов Печатные излучатели — в в кн. Антенны/под. ред. Д.И.Воскресенского, вып.32, М., Радио и связь, 1985, стр.4-17

26. В.С.Филиппов Математическая модель и результаты исследования хфактеристик печатных излучателей в плоских ФАР в кн. Антенны/под. ред. Д.И.Воскресенского, вып.32, М., Радио и связь, 1985, стр.17-63

27. Б.А.Панченко, Е.И.Нефедов Микрополосковые антенны М., Радио и связь, 1986

28. Microstrip Antennas/Ed. D.M.Pozar, D.H.Schaubert IEEE Press, New York, 1995.

29. K.-L. Lau, P.Li,K.-M.Luk A Monopolar Patch Antenna With Very Wide Impedance Bandwidth IEEE Trans, AP, vol.53, No2, Feb.2005, pp.655661

30. Y.J. Sung, Y.-S.Kim An Improved Design of Microstrip Patch Antennas Using Photonic Bandgap Structure IEEE Trans, AP, vol.53, No5, May2005 pp. 1799-1804

31. A. Hoofar, A. Perrotta An Experimental Study of Microstrip Antennas on Very High Permittivity Ceramic Substrates and Very Small Ground Planes IEEE Trans. AP, v.49 No4, 2001

32. N. Herscovici A Wide-Band Single-Layer Patch Antenna IEEE Trans. AP, v.46, No4, 1998

33. Kiang J.-F. Radiation Characteristics of Rectangular Patch Antennas with a Laminated Ground Plane IEE Proc. Microwaves, Antennas and Prop. Vol 143, No.2, pp. 107-112, 1996

34. G.P.Gauthier, A. Courtay, G.M. Rebeiz Microstrip Antennas on Synthesized Low Dielectric-Constant Substrates IEEE Trans. AP, vol-45, 1997

35. V. Radisic, Y. Quian, R. Coccioli, D.Sievenpiper, E. yablonovitsh, T. Itoh Microstrip Patch Antenna Using Novel Photonic. Band-gap Structures,IEEE AP-S Int: Symp., Atlanta, GA, June 21-26, 1998

36. P.K. Kelly, M. Piket-May, I Rumsey, A.Bhobe Microstrip Patch Antenna Performance on a Photonic Bandgap Substrate Proc. 1998 USN/URSI' Nat. Radio Sci. Meeting Digest, Atlanta, GA, 1998

37. L.I.Basilio, R.L.Chen, J.T.Williams, D.R.Jackson» A New Planar-Dual-Band GPS Antenna Designed for Reduced Susceptibility to Low-Angle Multipath IEEE Trans. AP, vol. 55, N08, 2007

38. Филиппов B.C., Татарников Д.В. Характеристики пластинчатых излучателей с поперечно-неоднородной подложкой в регулярной ФАР М., Радиотехника, 1991, №12, стр.64-66

39. Татарников Д.В., Соколов А.С. Экспериментальное исследование характеристик пластинчатого излучателя с поперечно-неоднородной подложкой в сб. Волноводные и микрополосковые антенны и устройства - М., МАИ, 1989, стр.11-13

40. Филиппов B.C., Татарников Д.В. Печатный излучатель фазированной антенной решетки — авт. свидетельство СССР No 1665422, 1991

41. Lilly et al. Reduced Weight Artificial Dielectric Antennas and Method for Providing the Same . Патент США 6,075,485

42. Mickinzie W.E. Ill, Garrett S.L., Lilly J.D Tunable Reduced Weight Artificial Dielectric Antennas Патент WO 02/31914 Al

43. Mickinzie W.E. Ill, Mendolla G. Reduced Weight Artificial Dielectric Antennas Патент WO 02/31914 Al

44. P.А.Силин, В.П.Сазонов Замедляющие системы СВЧ, М., Советское радио, 1966.

45. Rodal Е. В. Curved Dipole Antenna with Center-post Amplifier Патент США 5,521,610, 1996г.

46. Hannon P.W., Lopez A.R., Kumpfbeck R.J Eight-Element Anti-Jam Aircraft GPS Antennas , Патент США 6,618,016 Bl, 2003г.

47. Parche F.E. Rotational Polarization Antenna and Associated Methods Патент США, 7,187,336 B2, 2007г.

48. Lackey R.J, Lopez A.R. Reduced-Size GPS Antennas for Anti-Jam Adaptive Processing Патент США 6,819,291 Bl, 2004г.

49. Rossman С., Zink К., Zane Lo Deployable^ Compact Multi- Mode Notch/Loop Hybrid Antenna, Патент США 7,271,775 В1

50. Lei Bian, Y.-X. Guo, L.C. Ong; X.-Q. Shi Wideband Circularly-Polarized Patch Antenna IEEE Trans. AP, v.54, No9, 2006

51. Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н.Терешин Антенны УКВ, т.т.1,2 М., Связь, 1977

52. Ф.М.Морс, Г.Фешбах Методы теоретической* физики, т. 1. М., ИЛ, 1958.- 931 стр

53. Е.Н.Васильев Возбуждение тел вращения М., Радио и Связь, 1987

54. G. Kumar, К.Р. Ray Broadband Microstrip Antennas Artech House, 2003

55. Боровиков B.A., Кинбер Б.Е. Геометрическая теория дифракции М. Связь 1978, 247 с.

56. Бабич В.М., Булдырев B.C. Асимптотические методы в задачах дифракции коротких волн. М.: Наука, 1972. 465 с81 .П.Я.Уфимцев Метод краевых волн в физической теории дифракции, М.: Сов. Радио, 1962

57. П.Я.Уфимцев Теория дифракционных краевых волн в электродинамике М.: Бином, 2007

58. A. Michaeli Equivalent Edge Currents for Arbitrary Aspects of Observation IEEE Trans. AP, vol. 32, No3, 1984

59. A. Michaeli Elimination of Infinities in Equivalent Edge Currents, Part I: Fringe Current Components IEEE Trans. AP, vol. 34, No3, 1986

60. P.J. Johansen Uniform Physical Theory of Diffraction Equivalent Edge Currents for Truncated Wedge Strips, IEEE Trans. AP, vol.44, No7, 1996

61. G. Stratis, V. Anantha, A. Taflove Numerical Culculation of Diffraction Coefficients of Generic Conducting and Dielectric Wedges Using FDTD IEEE Trans AP, Vol 45, No 10,1997

62. E. Lier, K. Jakobsen Rectangular Microstrip Patch Antennas with Infinite and Finite Ground Plane Dimensions IEEE Trans. AP, vol.31, No.6, 1983

63. J. Huang The Finite Ground* Plane Effect on the Microstrip Antenna

64. Radiation Pattern IEEE Trans, AP, vol-31, No.4,1983

65. A.K.Bhattacharyya Effects of Finite Ground Plane on the Rdiation Characteristics of a Circular Patch Antenna IEEE Trans. AP, vol 38 no.2 1990

66. V.Volski, G.A.E. Vandenbosch Efficient Physical Optics Approximation for the Calculation of Radiation Patterns of Planar Antennas Located on a Finite Ground Plane IEEE Trans AP, vol.53, Nol, 2005

67. J.M.Tranquilla, J.P.Carr, H.M. Al-Rizzo Analysis of a Choke Ring Groundplane for Multypath Control in Global Positioning System (GPS) Applications IEEE Trans, AP, Vol.42, No 7, 1994

68. D. Sievenpiper, L.Zhang, R.F.J.Broas, N.G.Alexopoulos, E.Yablonovitch High-Impedance Electromagnetic Surfaces with a Forbidden Frequency Band IEEE Trans, MTT, vol. 47, 1999.

69. C.R.Simovski, P. de Maagt, I.melchakova High-Impedance Surfaces Having Stable Resonance With Respect to Polarization and Incidence Angle IEEE Trans., AP, vol.53, No.3, 2005

70. C.Mias, J.H.Yap A Varactor-Tunable High Impedance Surface With a Resistive-Lumped-Element Biasing Grid, IEEE Trans. AP, vol.55, No.7, 2007

71. A.P.Feresidis, G.Goussetis, S.Wang, J.C.Vardaxoglou Artificial Magnetic Conductor Surfaces and Their Application to Low-profile High-gain Planar Antennas IEEE Trans, AP, vol53 Nol, 2005

72. H.Mosallaeli, K.Sarabandi Antenna Miniaturization and Bandwidth Enhancement Using a Reactive Impedance Substrate IEEE Trans. AP, vol. 52, No.9, 2004

73. A.Pirhadi, M.Hakkak, F.Keshmiri, R. K.Baee Design of Compact Dual Band High Directive Elestromagnetic Bandgap (EBG) Resonator Antenna Using Artificial Magnetic Conductor IEEE Trans. AP, vol.55, No.6,2007

74. L.Akhoondzadeh-Asl, D .J.Kern, P.S.Hall, D.H.Werner Wideband Dipoles on Electromagnetic Bandgap Ground Planes, IEEE Trans. AP, vol.55, No.9, 2007

75. Weill, L.R. Conquering Multipath: The GPS Accuracy Battle, GPS World, vol.8, No.4,1997

76. W. Zhuang, J.M.Tranquilla Effects of Multipath and Antenna on GPS Observables, IEE Proc., Radar, Sonar @ Navigation, vol.142, No.5, 1995

77. B.R.Schupler, R.L.Allshouse, T.A.Clark Signal Characteristics of GPS User Antennas, Navigation: Journal of the Inst, of Navigation, vol.41, No.3, 1984

78. C.C.Conselman Multipath Rejecting GPS Antennas, Proc. IEEE, vol.87, No. 1, 1999

79. B.Rama Rao, et.al Research on GPS Antennas at MITRE, IEEE Position Location and Navigation Symposium, Palm Springs, California, 1998

80. R. Bancroft Microstrip and Printed Antenna Design, Noble Publishing, GA, USA, 2004

81. J.Liang, H.-Y. D.Yang Radiation Characteristics of a Microstrip Patch Over an Electromagnetic Bandgap Surface, IEEE. Trans. AP, vol.55, No.6, 2007

82. Y.Z.Umul Modified theory of Physical Optics Solution of Impedance Half Plane Problem, IEEE Trans. AP, vol.54, No.7, 2006

83. S. Tretyakov Analytical Modeling in Applied Electromagnetics, Artech House, 2003

84. R.G.Rojas, D.Colak, M.F.Otero, W.D.Burnside Synthesis of Tapered Resistive Ground Plane for a Microstrip Antenna, The Ohio State Univ., Columbus, Ohio, 43212-1191

85. J.M.Jin, J.L.Volakis, C.L.Yu, A.C.Woo Modeling of Resistive Sheets in Finite Element Solutions, IEEE AP, vol. 40, No.6, 1992

86. B.G.Westfall Antenna with R-card Ground Plane Патент США 5,694,136 1997г.

87. M.C. Heaton, P.J.Joseph, R.L.Haupt Uniform Theory of Diffraction Analysis of Conductive Strips with Constant and tapered Resistive Loads, IEEE, Antennas and Prop.Int. Symp., 1991, AP-S Digest

88. L.N.Medgyesi-Mitschang, J.M.Putnam Scattering from Composite Laminate Strips, IEEE Trans. AP, vol.37, No.l 1, 1989

89. T.L.Krohn, L.N.Medgyesi-Mitschang Scattering from Composite Materials: A First-Order Model, IEEE Trans. AP, vol.37, pp.219-228, 1989

90. H.-Y.D.Yang, D.R.Jackson Theory of Line-Source Radiation from a Metal -Strip Grating Dielectric-Slab Structure, IEEE Trans. AP, vol.48, No.4, 2000

91. R.B.Hwang, S.T.Peng Surface-Wave Suppression of Resonance-Type Periodic Structures, IEEE Trans. AP, vol.51, No.6, 2003

92. F.Capolino, D.R.Jackson, D.R.Wilton Fundamental Poperties of the Field at the Interface between Air and A periodic Artificial Material Excited by a Line Source, IEEE Trans. AP, vol.53, Nol, 2005

93. H.Liu, R.Paknys Comparison of near-Field Scattering for Finite and infinite Arrays of Parallel Conducting Strips, TM Incidence, IEEE Trans. AP, vol.53, No.l 1,2005

94. A.L.Zinenko, A.I.Nosich Plane Wave Scattering and Absorption by Flat Grating of Impedance Strips, IEEE Trans. AP, vol.54, No.7, 2006

95. R.W.Ziolkowski, A.Erentok Metamaterial-based Efficient Electricall Small Antennas IEEE Trans. AP, vol54, No.7, 2006

96. F.Capolino, D.RJackson, D.R.Wilton, L.B.Felsen Comparison of methods for calculating the Field Excited by a Dipole Near a 2-D Periodic Material, IEEE Trans. AP, vol.55, No6, 2007

97. RCiechetti A Class of Exact and Higher-Order Surface Boundaiy Conditions for Layered Structures IEEE Trans. AP, vol.44, No.2, 1996

98. P.-S. Kildal Artificially Soft and hard Surfaces in Electromagnetics, IEEE Trans. AP, vol.38, No 10, 2003

99. М.И.Канторович, М.И.Астрахан, В.П.Акимов, Г.А.Ферсман Электродинамика сетчатых структур, М.: Радио и Связь, 1987.127. http://pboweb.unavco.org/dmsdocs/Root%20Folder/PBO%200peratio ns/Designs/GPS/finalreportpbo.pdf

100. Ю.В.Линник Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений, М., Гос. изд-во физ.-мат. литературы, 1962129. www.topcon.com130. www.trimble.com131. www.leika.com

101. Д.М.Сазонов, А.Н Гридин, Б.А.Мишустин Устройства СВЧ, М: Высшая школа, 1981

102. Филиппов B.C., Татарников Д.В., Соколов А.С. Широкополосные печатные излучатели ФАР круговой и линейной поляризации — М., Радиотехника, №3, 1995, стр.61-63

103. Вычислительные методы, в электродинамике/ Под ред. Р. Митры, М: Мир, 1977

104. Г.Т. Марков, А.Ф Чаплин Возбуждение электромагнитных волн М: Радио и связь, 1983

105. И.С. Градштейн, И.М. Рыжик Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений М.: Гос. изд-во физ-мат. лит, 1963

106. Фелсен. Н.Маркувиц Излучение и рассеяние волн, т.1 М.: Мир, 1978

107. Электродинамика антенн с полупрозрачными поверхностями/ Под ред. Б.З.Каценеленбаума, А.Н.Сивова М: Наука, 1989

108. Н. Амитей, В.Галиндо, Ч.Ву Теория и анализ фазированных антенных решеток М: Мир, 1974

109. N. Whitaker DARPA's Strategy to Promote the Development of Autonomous Vehicles ION NTM 2008 San Diego, CA, January 28-30

110. A.Kumar, H.D.Hristov Microwave Cavity Antennas, Artech House, 1989.

111. Татарников Д.В. Экраны антенн высокоточной геодезии по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем. Часть 2. Полупрозрачные экраны из композитных материалов. Антенны, №6(133) М., Радиотехника, 2008, стр. 3-13

112. Татарников Д.В. Экраны антенн высокоточной геодезии по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем. Часть 1. Идеально проводящие и импедансные экраны. Антенны, №4(131) М., Радиотехника, 2008, стр. 6-19

113. A.R. Lopez LAAS/GBAS Ground Reference Antenna with Enhanced Mitigation of Ground Multipath: ION NTM 2008 San Diego, CA, January 28-30

114. B.A.Munk Frequency Selective Surfaces Wiley Inc., 2000

115. АлексеевИ.Г., Федянович В.И., Шестаков Ю.А. Прозрачность частой решетки из параллельных перекрывающихся металлических лент, разделенных слоем диэлектрика М., Радиотехника и Электроника, 1989, т.34, №3, стр.499-504151. www.javad.com