Исследование и разработка малоэлементных антенных решеток базовых станций подвижной радиосвязи, размещаемых на опорах большого сечения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат технических наук Туровцев, Михаил Александрович

• Туровцев, Михаил Александрович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Туровцев, Михаил Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ И АНТЕННЫХ РЕШЕТОК С ВЫСОКОЙ КРУТИЗНОЙ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ В ЗАДАННЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ

1.1 Характеристика исследуемых структур как объектов электродинамического анализа

1.2 Системы интегральных уравнений для антенных решеток, выбор и обоснование метода их решения

1.3 Разработка методики решения электродинамической задачи на основе метода преобразования базиса с переходом от кусочно-синусоидального базиса подобластей к косинусоидальному базису полной области

1.4 Разработка методики электродинамического анализа

1.5 Выводы по разделу 61 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ЧИСЛЕННОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

СТРУКТУРЫ ОТДЕЛЬНОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ И РЕШЕТКИ В ЦЕЛОМ

2.1 Определение критериев оптимальности излучающей структуры

2.2 Построение целевых функций

2.3 Выбор и обоснование метода поиска оптимума

2.4 Разработка алгоритма численной оптимизации излучающей 85 структуры

2.5 Выводы по разделу 89 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНТЕННЫХ

РЕШЕТОК, РАЗМЕЩАЕМЫХ НА ОПОРАХ БОЛЬШОГО СЕЧЕНИЯ

3.1 Классификация и краткая характеристика малоэлементных антенных решеток, размещаемых на опорах большого сечения

3.2 Общие принципы построения антенных решеток

3.2.1 Кольцевая антенная решетка тангенциальной ориентации

3.2.2 Решетка нормальной ориентации без коммутации

3.2.3 Решетка нормальной ориентации с коммутацией фазы

3.2.4 Решетки нормальной ориентации с коммутацией подрешеток

3.3 Разработка методики анализа антенной решетки нормальной ориентации как элемента системы связи

3.4 Оценка реализуемости кольцевой антенной решетки тангенциальной ориентации

3.5 Методика и алгоритм проектирования

3.6 Выводы по разделу

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК

4.1 Проектирование и экспериментальные исследования антенной решетки нормальной ориентации с коммутацией фазы

4.2 Проектирование и экспериментальные исследования кольцевой антенной решетки тангенциальной ориентации

4.3 Проектирование, экспериментальные исследования и практическая реализация некоммутируемой антенной решетки нормальной ориентации в составе базовой станции системы связи специального назначения

4.4 Выводы по разделу

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка малоэлементных антенных решеток базовых станций подвижной радиосвязи, размещаемых на опорах большого сечения»

В настоящее время в России наблюдается устойчивое и динамичное развитие сухопутной подвижной радиосвязи (СПР).

Наряду с продолжающимся ростом числа операторов и абонентов сотовых, транкинговых и пейджинговых сетей общего пользования, быстро развиваются и качественно совершенствуются профессиональные (ведомственные и выделенные) сети подвижной радиосвязи. Ведутся работы по разработке и утверждению «Концепции развития в Российской Федерации транкинговых систем подвижной радиосвязи на период до 2010 года». В ближайшей перспективе предполагается интенсивное внедрение в России и во всем мире сетей СПР третьего поколения (ЗО).

Указанные процессы в полной мере затрагивают сферу разработки антен-но-фидерного оборудования базовых и абонентских станций СПР, причем применительно к антеннам базовых станций развитие по необходимости носит противоречивый характер. Действительно, современные требования к оборудованию СПР в целом предполагают сохранение высоких требований к основным тактико-техническим характеристикам антенн и антенно-фидерных устройств, а нередко и их существенное ужесточение.

С другой стороны, быстрое увеличение числа сетей и объектов СПР приводит к нарастающим трудностям размещения (развертывания) антенного оборудования. Поскольку дислокация базовых станций определяется преимущественно тактическими факторами, очень часто возникает ситуация крайне ограниченного выбора вариантов размещения антенн в сложившихся условиях, с учетом имеющейся застройки, объективных препятствий строительству новых или модернизации имеющихся антенно-мачтовых и иных высотных сооружений, наличия антенн других действующих сетей и систем.

Все это нередко приводит к необходимости реализации требуемых высоких значений основных параметров антенн СПР при их размещении на опорах большого радиуса (по телу специализированных и неспециализированных мачт и башен, на шпилях высотных зданий, заводских трубах и т.д.) и жестких ограничениях вертикальных и горизонтальных размеров участков, выделенных для установки элементов антенной системы.

Указанные условия размещения крайне неблагоприятны с точки зрения реализации, как заданной допустимой неравномерности круговых диаграмм направленности, так и необходимого коэффициента усиления.

Таким образом, в настоящее время существует актуальная научно-техническая проблема создания всенаправленных антенных систем базовых (центральных) станций подвижной радиосвязи диапазонов ОВЧ и УВЧ для размещения на опорах большого сечения, обеспечивающих достаточную азимутальную изотропию излучения (приема) и необходимое усиление при ограниченных горизонтальных и вертикальных размерах выделенных участков опор.

Состояние вопроса в рассматриваемой области характеризуется следующими основными достижениями.

В научно-технической литературе имеется значительное число публикаций по многовходовым кольцевым антенным решеткам [56, 59, 71, 73, 74, 82, 97, 103]. Это объясняется теми преимуществами, которые дает использование их в радиосвязи, в особенности в сухопутных системах связи с подвижными объектами, главное из которых - возможность организации многих каналов с частотно-независимым разносом при минимальных потерях мощности (теоретически без потерь).

Наибольший вклад в развитие теории и техники в части многовходовых кольцевых антенных решеток внесли труды Д.М. Трусканова, А.Ф. Иванова [82], Д. Дэвиса (Б.Е.К Бау1е8) [103] и, в особенности, А.Л. Бузова, создавшего стройную и законченную теорию схемно-пространственной мультиплексии [5, 6, 13-25, 27, 28, 30, 35-37, 39-41,44, 67, 75].

Применение схемно-пространственной мультиплексии наиболее выгодно при определенных соотношениях между размером поперечного сечения опоры, на которую устанавливается антенная система, и числом используемых радиоканалов [23, 67]. Действительно, наибольшая эффективность достигается при числе излучателей решетки, в 1,2. 1,5 раза превышающем число каналов [67], а число излучателей, в свою очередь, непосредственно связано с радиусом опоры, т.к. расстояние между соседними излучателями в многомодовой решетке должно составлять около половины длины волны [14,23, 30].

С увеличением поперечного размера опоры увеличивается количество излучателей, необходимое для обеспечения всенаправленной диаграммы направленности (ДН) в горизонтальной плоскости, одновременно растет число каналов, которые можно использовать, чем компенсируется возрастающая сложность антенной системы. Если потребное число каналов меньше допустимого, то использование многовходовой кольцевой антенной решетки становится менее выгодным. Это обстоятельство весьма существенно, применительно к тематике диссертационного исследования, т.к. объектом исследования в данном случае являются малоэлементные антенные решетки малоканальных систем при их установке на имеющихся опорах относительно большого сечения.

Вопросы построения малоэлементных решеток также в определенной степени освещены в научно-технической литературе. В частности, в работе [103] рассматривается возможность сокращения числа излучателей в этаже при сохранении малой неравномерности ДН в горизонтальной плоскости за счет поворота вокруг вертикальной оси соседних этажей (ориентация излучателей остается нормальной). Приводится вариант построения решетки при четырех излучателях в этаже, причем соседние этажи повернуты друг относительно друга на 45°. Относительно данного способа необходимо отметить, что хотя в горизонтальной плоскости достигается весьма высокая степень равномерности ДН, это сопровождается довольно существенным снижением коэффициента усиления и ухудшением объемной ДН, в которой образуются всплески и провалы при некоторых углах к горизонту и азимутах.

В.Д. Кузнецовым и Ю.Н. Носовым предложено использовать кольцевые антенные решетки с тангенциальной ориентацией излучателей [8, 62]. Подобные решетки рассматриваются и в ряде других отечественных и зарубежных работ [23, 26, 29, 102, 110]. Метод проектирования кольцевых антенных решеток с тангенциальной ориентацией излучателей позволяет, при определенных условиях, существенно уменьшить число излучателей в этаже при сохранении приемлемой степени равномерности ДН в горизонтальной плоскости [29]. Такой способ построения кольцевых решеток нашел применение, в частности, при создании передающих телевизионных антенн дециметрового диапазона для особых условий размещения, в том числе при отсутствии для их размещения специального места на опоре. Так, в г. Самаре успешно работает антенна дециметрового телевещания, установленная на ограждении рабочей площадки телевизионной опоры [23]; в г. Токио элементы дециметровой антенны смонтированы между излучателями антенны метрового диапазона [110]. ДН таких антенн обладают хорошей равномерностью при вполне определенных амплитудно-фазовых соотношениях для интерферирующих волн (т.е. при определенных электрических размерах решетки), поэтому работают в относительно узкой полосе частот - на одном телевизионном канале или, в лучшем случае, на двух, довольно сильно разнесенных (если необходимые фазовые соотношения удалось обеспечить на обоих) каналах. По той же причине они малопригодны для использования в многомодовых решетках, поскольку одновременное выполнение необходимых условий на нескольких различных модах практически неосуществимо.

В любом случае на азимутальной ДН малоэлементной решетки, начиная с некоторого достаточно большого ее радиуса, будут возникать «пораженные» секторы, в пределах которых интерференция волн от соседних излучателей приводит к наличию быстро чередующихся всплесков и глубоких провалов [7].

Преодоление этой трудности может быть обеспечено при уменьшении области углов, для которых излучения от соседних элементов решетки сравнимы друг с другом по величине. Этого можно добиться, если реализовать диаграмму направленности элемента решетки с максимально плоской вершиной и максимально крутыми скатами. Тогда участки общей ДН антенной решетки, пораженные интерференцией, будут малы, а при тангенциальной ориентации элементов, возможно, и вовсе удастся избежать пораженных участков.

Наиболее прямой путь создания излучателя с крутыми скатами ДН - синтез субрешетки известными методами [7, 10, 51, 52, 64, 91]. Однако этот путь, по-видимому, не обеспечит выигрыша по сравнению с традиционной многоэлементной решеткой ни по числу излучателей, ни по требованиям к размещению.

Более перспективным представляется путь создания относительно простых излучателей с крутыми скатами ДН. Такой излучатель может состоять из относительно небольшого числа удлиненных проводников (стержней), большинство из которых являются пассивными, так что ДН формируется подобно тому, как это происходит в антеннах типа "Волновой канал" [2, 106], или, вообще, в антенных системах, использующих замедляющую структуру для формирования ДН нужного вида [4, 12, 33].

Методики и алгоритмы, обеспечивающие создание таких излучателей должны содержать оптимизацию по упомянутому критерию и базироваться на адекватных и достаточно точных методах численного электродинамического анализа. С другой стороны, алгоритмы анализа должны обладать высокой эффективностью с точки зрения скорости расчетов, т.к. в ходе оптимизации они должны применяться многократно.

Построение антенны на базе относительно длинных стержней позволяет предположить применимость электродинамических методов, использующих так называемое тонкопроволочное приближение, в рамках которого рассматриваются только токи, текущие вдоль оси проводников, а поперечными токами пренебрегают [92]. При этом проводник совсем не обязательно должен быть очень тонким - достаточно, если его длина в 10-20 раз больше диаметра. Для антенн диапазонов подвижной радиосвязи такой подход является типичным.

В настоящее время численные методы электродинамического анализа для антенн рассматриваемого типа развиты (Р. Митра, А.В. Рунов, С.И. Эминов, А.Л. Бузов, В.В. Юдин) и широко распространены [И, 42, 43, 48, 57, 58, 69, 70, 76, 79, 80, 92, 94-96, 98-101, 104, 107, 108,]. Они основаны на численном решении интегрального уравнения того или другого типа. Эти методы можно разделить на две группы - использующие интегральные уравнения с приближенным ядром и использующие интегральные уравнения с точным ядром [92]. В первых из них условно предполагается, что токи сосредоточены по осям проводников, во вторых - что токи распределены по их поверхности.

Методы на основе решения интегрального уравнения с приближенным ядром работают значительно быстрее, но без принятия специальных мер дают неустойчивые решения вследствие некорректности задачи [92]. На практике это обстоятельство проявляется в возможности больших и неконтролируемых ошибок. Чтобы быть уверенным в том, что пораженный интерференцией сектор ДН мал, находится в надлежащем месте (т.е. при ожидаемом азимуте) или, тем более, отсутствует, вычисления должны быть выполнены точно. Это обстоятельство говорит в пользу применения методов, основанных на использовании интегральных уравнений с точным ядром. Однако, как уже было сказано, для достижения результата требуется численная оптимизация [1, 3, 53, 63, 77, 78, 88, 90, 92] по упомянутому критерию. Это означает, что электродинамический анализ, включающий определение распределения токов по проводникам и последующее вычисление ДН, должен производиться многократно, а это говорит в пользу применения интегральных уравнений с приближенным ядром.

Перспективным представляется поиск путей модификации известных методов решения интегральных уравнений с приближенным ядром с целью получения быстрых и возможно точных результатов в той части ДН, где имеются крутые скаты. Это может быть достигнуто, например, путем объединения решения интегрального уравнения, определяющего токи, с последующей процедурой расчета ДН, выбором типов базисных и весовых функций, наиболее соответствующих данной комплексной задаче и т.д.

После проведения оптимизации, при необходимости, могут быть выполнены проверочные расчеты полученной антенной системы каким-либо более точным методом - решения интегрального уравнения с точным ядром или, предпочтительно, методом обобщенной эквивалентной цепи [31, 32, 54, 55], как наиболее универсальным из высокоточных методов.

Цель работы - разработка методики электродинамического анализа излучающих структур с высокой крутизной диаграммы направленности в заданных направлениях, алгоритмов численной оптимизации и проектирования построенных на базе таких структур антенных систем, создание на этой основе малоэлементных всенаправленных антенных решеток базовых (центральных) станций подвижной радиосвязи диапазонов ОВЧ и УВЧ для размещения на опорах большого сечения.

Для достижения поставленной цели в настоящей диссертационной работе выполнена следующая программа исследований.

Заключение диссертации по теме «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», Туровцев, Михаил Александрович

4.4 Выводы по разделу

В соответствии с разработанной методикой проектирования было проведено проектирование следующих вариантов антенных решеток, предназначенных для использования в качестве приемопередающих антенн в составе базовых станций систем подвижной радиосвязи специального назначения:

- решетка нормальной ориентации с коммутацией фазы;

- КАР тангенциальной ориентации;

- решетка нормальной ориентации без коммутации.

Для подтверждения результатов проектирования была проведена серия экспериментальных исследований каждой из спроектированных антенных систем. Исследования включали измерение азимутальных ДН решеток и их импе-дансных свойств на уменьшенных моделях в безэховой камере. Модели решеток представляли собой их уменьшенные копии и включали в себя фрагменты опор (для моделирования реальных условий размещения).

Результаты экспериментальных исследований показали хорошее соответствие параметров моделируемых антенных систем техническим требованиям, заданным при проектировании, и, соответственно, позволили сделать вывод о состоятельности и достоверности основных научных и научно-прикладных результатов диссертационной работы.

На основании результатов проектирования была осуществлена практическая реализация некоммутируемой антенной решетки нормальной ориентации, предназначенной для использования в составе базовой станции системы

179 подвижной радиосвязи специального назначения. Полученные благодаря разработанной методике проектирования качественные и технические показатели данной антенной системы подтверждаются ее успешной эксплуатацией.

Основные прикладные результаты, изложенные в настоящем разделе, отражены также в публикациях автора [114, 119 - 121, 125].

180

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках диссертационного исследования выполнена разработка методики электродинамического анализа излучателей и антенных решеток с высокой крутизной диаграммы направленности в заданных направлениях.

Дана характеристика исследуемых излучающих структур как объектов электродинамического анализа. Отмечены специфические особенности как в части геометрии структур, так и в части целей анализа. Сформулированы основные требования к электродинамическим моделям и методу анализа. Показана возможность использования особенностей геометрии, возбуждения и т.д. для сокращения вычислительных затрат.

Получены системы интегральных уравнений для КАР тангенциальной ориентации и решетки нормальной ориентации. Показано, что электродинамическая задача сводится к отысканию токовой функции в пределах одной симметричной части структуры, причем в случае решетки нормальной ориентации рассматривается один излучатель. Проведен сравнительный анализ различных методов решения систем. Обосновано применение метода преобразования базиса с переходом от базиса подобластей к базису полной области.

В качестве системы координатных функций и первичного базиса подобластей обосновано использование систем дельта-функций и кусочно-синусоидальных функций. Применительно к выбору базиса полной области проанализированы возможности использования систем степенных и косину-соидальных функций. Проведены расчеты, показавшие, что косинусоидальные функции обеспечивают более быстрое убывание вклада в значение ДН в горизонтальной плоскости, что и предопределило их выбор в данном случае. Обоснован критерий сходимости вычислительного процесса.

Разработана частная методика решения электродинамической задачи на основе метода преобразования базиса с переходом от кусочно-синусоидального базиса подобластей к косинусоидальному базису полной области. Определена процедура дискретизации при построении базиса подобластей с учетом свойств симметрии объекта. Обоснован принцип построения преобразующей матрицы по критерию «сшивания» в точках коллокации. Получены необходимые расчетные соотношения. Решены вопросы формализации основных процедур, связанных с преобразованием базиса.

Разработана методика электродинамического анализа. Обосновано построение алгоритма анализа в трех вариантах, применяющихся на различных этапах проектирования: алгоритм тестового анализа, имеющий целью тестирование электродинамической модели и определение ее параметров непосредственно перед процессом численной оптимизации; алгоритм сокращенного анализа, использующийся в процессе оптимизации и имеющий целью определение характеристик в объеме, достаточном для вычисления целевой функции; алгоритм полного анализа, обеспечивающий нахождение всех интересующих проектировщика характеристик по завершении оптимизации.

В рамках разработки методики электродинамического анализа исследована проблема определения ДН в горизонтальной плоскости с учетом влияния круглоцилиндрической опоры, по электрофизическим свойствам близкой к идеальному проводнику. Обосновано использование для этого известного решения задачи об излучении элементарного вибратора вблизи такой опоры. На этой основе получены необходимые расчетные соотношения, учитывающие свойства симметрии геометрической формы и режимы возбуждения излучающих структур различных типов.

Разработан алгоритм численной оптимизации структуры отдельного излучателя и решетки в целом.

Обоснованы критерии оптимальности излучающей структуры. Применительно к различным вариантам реализации малоэлементных кольцевых антенных решеток, показана необходимость формирования азимутальной диаграммы направленности отдельного излучателя, максимально близкой к идеализированной прямоугольной, при одновременном учете требований к неравномерности ДН в пределах рабочего сектора. Предложен и сформулирован подход, обеспечивающий ограничение добротности излучателя с целью исключения «сверхнаправленных» решений при оптимизации излучателя.

Показано, что при оптимизации излучающей структуры (излучателя), в рамках решаемой проблемы, должны использоваться два основных критерия: критерий прямоугольности формы ДН излучателя с учетом ограничения на ее неравномерность в пределах рабочего сектора и критерий реализуемости согласования.

В рамках обоснованных критериев получены выражения для целевых функций.

Обоснован выбор метода поиска оптимума. Показано, что на этапе предварительной оптимизации должен применяться градиентный поиск с учетом дополнительных габаритных ограничений, а на завершающем этапе - метод покоординатного спуска (с использованием результатов предварительной оптимизации как начальных приближений).

Разработан алгоритм численной оптимизации излучающей структуры. Алгоритм включает предварительный этап (подготовка перечня исходных данных, выбор типа излучающего элемента, предварительное определение параметров излучающего элемента и параметров размещения антенной решетки) и основной этап оптимизации. Последний базируется на применении разработанной автором методики электродинамического анализа и включает оптимизацию структуры излучателя и решетки в целом, а также определение качественных показателей функционирования решетки.

Разработана методика проектирования антенных решеток, размещаемых на опорах большого сечения.

Проведена классификация антенных решеток, при этом выделены следующие типы (классы): кольцевая решетка с тангенциальной ориентацией, решетки нормальной ориентации без коммутации, с коммутацией фазы, с коммутацией подрешеток. Проведен сравнительный анализ и дана краткая характеристика антенных решеток различных типов. Определены области их применения.

Сформулированы общие принципы построения антенных решеток различных типов. С учетом специфики решаемой задачи обоснована целесообразность применения КАР тангенциальной ориентации при числе излучателей в этаже не более 4-х. Применительно к решеткам нормальной ориентации рассмотрены различные варианты формирования ДН, обоснован выбор вариантов для различных типов решеток. Рассмотрены вопросы, связанные с блокированием при использовании решеток без коммутации и с коммутацией фазы. Для решеток с коммутацией подрешеток показана возможность увеличения канальной емкости.

Разработана методика анализа решеток нормальной ориентации как элементов систем связи, позволяющая определить априорные и апостериорные оценки вероятности блокирования (решетки без коммутации и с коммутацией фазы) и вероятности переключения (решетки с коммутацией фазы и с коммутацией подрешеток).

На основе обобщения опыта проектирования КАР тангенциальной ориентации и исследований автора получены данные для априорной оценки реализуемости КАР данного типа. Разработана методика соответствующей апостериорной оценки.

На этой основе разработан алгоритм проектирования малоэлементных антенных решеток.

Выполнено проектирование, экспериментальное исследование и практическая реализация антенных решеток.

В соответствии с разработанной методикой проектирования было проведено проектирование следующих вариантов антенных решеток, предназначенных для использования в качестве приемопередающих антенн в составе базовых станций систем подвижной радиосвязи специального назначения:

- решетка нормальной ориентации с коммутацией фазы;

- КАР тангенциальной ориентации;

- решетка нормальной ориентации без коммутации.

Для подтверждения результатов проектирования была проведена серия экспериментальных исследований каждой из спроектированных антенных систем. Исследования включали измерение азимутальных ДН решеток и их импе-дансных свойств на уменьшенных моделях в безэховой камере. Модели решеток представляли собой их уменьшенные копии и включали в себя фрагменты опор (для моделирования реальных условий размещения).

Результаты экспериментальных исследований показали хорошее соответствие параметров моделируемых антенных систем техническим требованиям, заданным при проектировании, и, соответственно, позволили сделать вывод о состоятельности и достоверности основных научных и научно-прикладных результатов диссертационной работы.

На основании результатов проектирования была осуществлена практическая реализация некоммутируемой антенной решетки нормальной ориентации, предназначенной для использования в составе базовой станции системы подвижной радиосвязи специального назначения. Полученные благодаря разработанной методике проектирования качественные и технические показатели данной антенной системы подтверждаются ее успешной эксплуатацией.

Результаты диссертационного исследования использованы при выполнении работ в интересах Министерства обороны России.

В частности, методика и результаты проектирования малоэлементных антенных решеток, размещаемых на опорах большого сечения, были использованы при разработке ФГУП СОНИИР передающей и приемной двухэлементных антенных решеток в составе модернизированного антенно-фидерного устройства для радиоцентра специальной подвижной связи. Использование научных и прикладных результатов диссертационной работы при разработке указанных изделий обеспечило оптимизацию состава и структуры решетки, выбор типа и оптимизацию геометрических размеров многовибраторных излучателей и, как

185 следствие — существенное повышение качества разработки, обеспечение высоких тактико-технических характеристик, включая качество и дальность связи, при крайне ограниченных вертикальных и горизонтальных размерах выделенных участков опоры.

Разработанные в диссертации методика электродинамического анализа и алгоритм численной оптимизации излучателей с высокой крутизной диаграммы направленности были использованы при разработке ФГУП СОНИИР антенн направленных изделий АФУ-РТР и АФУ-РТМ, предназначенных для работы в составе подсистемы специальной подвижной связи. Использование результатов диссертационной работы позволило обеспечить разработку антенн с высокой крутизной скатов диаграммы направленности, соответствующей тактико-техническим требованиям к подсистеме, на основе существенно более простых и технологичных технических решений, чем у ранее применявшихся аналогов.

Реализация результатов работы и полученный при этом эффект подтверждены соответствующими актами, помещенными в Приложении.

186

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Туровцев, Михаил Александрович, 2003 год

1. Автоматизированное проектирование устройств СВЧ / Под ред. В.В. Никольского. М.: Радио и связь, 1982. - 272 с.

2. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ / Под ред. Г.З.Айзенберга. В 2-х ч. 4.1 М.: Связь, 1977. - 384 с.

3. Алексеев О.В., Грошев В.А., Чавка Г.Г. Многоканальные частотно-разделительные устройства и их применение. М: Радио и связь, 1981.- 136с.

4. Антенна: Пат. 2120687 Россия, МПК6 Н 01 Q 3/44 / А.Л. Бузов, Л.С. Казанский, H.A. Носов (Россия). 3 е.: ил.

5. Антенно-фидерные устройства систем сухопутной подвижной связи /

6. A.Л. Бузов, Л.С. Казанский, В.А. Романов, Ю.М. Сподобаев; Под ред. А.Л. Бу-зова. М.: Радио и связь, 1997. - 150 с.

7. Антенно-фидерные устройства: технологическое оборудование и экологическая безопасность / А.Л. Бузов, Л.С. Казанский, А.Д. Красильников,

8. B.В. Юдин и др.; Под ред. А.Л. Бузова. -М.: Радио и связь, 1998. 221 с.

9. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток / B.C. Филиппов, Л.И. Пономарев, А.Ю. Гринев и др.; Под ред. Д.И. Воскресенского. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Радио и связь, 1994. — 592 с.

10. Анфилов Е.А., Кузнецов В.Д., Носов Ю.Н. Многовходовые ненаправленные в горизонтальной плоскости антенны // Труды НИИР. 1985. - № 3. - С.52-57.

11. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988. - 128 е.: ил.

12. Бахрах Л.Д., Кременецкий С.Д. Синтез излучающих систем (теория и методы расчета). М.: Сов. радио, 1974. - 232 с.

13. Белоусов С.П., Клигер Г.А. Анализ проволочных вибраторов // Труды НИИР. 1982. -№3. - С.5-9.

14. Бененсон Л.С., Кюркчан А.Г. Метод развязки антенн при помощи периодических структур // Радиотехника. 1995. № 12. - С.62-69.

15. Бузов А.Л. Анализ и синтез диаграммообразующих схем в устройствах схемно-пространственного сложения некогерентных сигналов // Радиотехника. 1999. - №7. - С.48-50.

16. Бузов А.Л. Анализ неравномерности азимутальной диаграммы направленности кольцевой антенной решетки // Изв. ВУЗов Радиофизика. 1998. -41, №7.-С. 940-944.

17. Бузов А.Л. Анализ пространственных и импедансных характеристик кольцевых антенных решеток изотропного излучения // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2, №3-4. - 1999. - С.31-34.

18. Бузов А.Л. Кольцевая антенная решетка с ЬС-сеткой // Труды НИИР. 1986.-№3.

19. Бузов А.Л. Многовходовые антенные решетки в качестве антенн базовых станций подвижной связи // Электросвязь №5. - 2000. — С. 18-19.

20. Бузов А.Л. О возможности построения антенно-фидерных устройств центральных станций УВЧ радиотелефонной связи на базе ЬС-сеток // Труды НИИР. 1985. - № 4. - С.55-61.

21. Бузов А.Л. Предельные энергетические характеристики систем изотропного схемно-пространственного сложения некогерентных сигналов // Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника. 1999. - 42, №3. - С. 75-77.

22. Бузов А. Л. Пространственно-энергетические характеристики кольцевой антенной решетки с радиальными рефлекторами при модовых возбуждениях//Изв. ВУЗов. Радиофизика 1999. -42, №11 - С.1085-1091

23. Бузов А.Л. Синтез ДОС СПМ на основе ее редукционной декомпозиции // Информатика, радиотехника, связь: Сборник трудов Академии телекоммуникаций и информатики. Вып.З - Самара, 1998. - С.83-89.

24. Бузов A.JI. УКВ антенны для радиосвязи с подвижными объектами, радиовещания и телевидения. М.: Радио и связь, 1997. - 293 с.

25. Бузов А.Л., Казанский Л.С. Анализ потерь в LC-сетке // Электросвязь. 1987. - № 3. - С.42-44.

26. Бузов А.Л., Казанский Л.С. Многоканальные антенные решетки для толстых опор // XXVII Научно-техническая конференция "Теория и техника антенн": Тез.докл. М., 1994. С.110-113.

27. Бузов А.Л., Казанский Л.С. Фазы и амплитуды тока на краю LC-сетки с учетом рассогласования // Труды НИИР. 1987. - № 3. - С.53-56.

28. Бузов А.Л., Казанский Л.С. Фазы и амплитуды тока на ячейках LC-сетки с учетом рассогласования ее края //Труды НИИР. 1986. - № 3. - С.33-37.

29. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Минкин М.А., Юдин В.В. Антенно-фидерные устройства базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи // Труды НИИР: Сб. ст. М„ 1999. - С80-83.

30. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Минкин М.А., Юдин В.В. К вопросу моделирования экранированных антенно-фидерных устройств LC-цепями // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. 1998. - 6, №3-4 - С.17-21.

31. Бузов A.JI., Казанский Л.С., Минкин М.А., Юдин В.В. Принципы моделирования антенно-фидерного устройства как сложной пространственной структуры обобщенными LC-цепями // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 1, №4. - 1998. - С.38-41.

32. Бузов А.Л., Казанский JI.C., Носов H.A. Исследование вопроса радиопрозрачности опор для диапазона метровых волн // Тезисы докл. Российской научно-технической конференции, посвященной 40-летию ПИИРС. Самара. - 1996. - С.41.

33. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Носов H.A., Юдин В.В. Антенны на основе импедансных структур типа волновой канал для толстых опор // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. 1998. - 6, № 1. - С. 81-84.

34. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Романов В.А., Сподобаев Ю.М. Антен-но-фидерные устройства базовых станций подвижной связи: Изделия зарубежных фирм / Мобильные системы. 1997. - № 5. - С.10-16.

35. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Романов В.А., Сподобаев Ю.М. Антен-но-фидерные устройства базовых станций подвижной связи: Изделия российских производителей / Мобильные системы. 1997. - № 6. - С.23-28.

36. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Романов В.А., Сподобаев Ю.М. Антен-но-фидерные устройства базовых станций подвижной связи: Основные требования и проблемы проектирования / Мобильные системы. -1998. № 1. - С. 12-17.

37. Бузов А.Л., Кольчугин Ю.И, Носов H.A., Павлов A.B. Измерение параметров антенн в безэховой камере П Метрология и измерительная техника в связи. 1998. - №4.- С. 12-13.

38. Бузов А.Л., Минкин М.А., Юдин В.В. Адаптивные по приему кольцевые антенные решетки центральных станций радиосвязи с подвижными объектами // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. 1998. - 6, № 1. - С. 16-21.

39. Бузов А.Л., Павлов A.B., Юдин В.В. Измерение характеристик кольцевых антенных решеток при модовых возбуждениях // Метрология и измерительная техника в связи. 1998. - № 6. - С.17-18

40. Бузов A.JI. Романов В.А., Сподобаев Ю.М. Антенно-фидерные устройства базовых станций подвижной связи: Основные требования и проблемы проектирования // Мобильные системы. 1998. - № 1. - С. 12-17.

41. Бузов A.JL, Сподобаев Ю.М., Филиппов Д.В., Юдин В.В. Преобразование интегрального уравнения Поклингтона к сингулярному интегральному уравнению // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. — 1999. 7, №1 -С.59-63.

42. Бузов A.JL, Филиппов Д.В., Юдин В.В. Применение метода Галерки-на для решения сингулярного интегрального уравнения тонкого вибратора // Труды НИИР: Сб. статей. -М., 2000. С.64-66.

43. Бузов A.JL, Юдин В.В. Предельно достижимый КНД кольцевой антенной решетки // Труды НИИР. 1998. - С.60-63.

44. Вай Кайчэнь Теория и проектирование широкополосных согласующих цепей. М.: Связь, 1979. - 288 с.

45. Варбанский A.M. Передающие телевизионные станции. М.: Связь, 1980.-328 с.

46. Вендик О.Г., Парнес М.Д. Антенны с электрическим сканированием (Введение в теорию) / Под ред. чл.-корр. РАН Л.Д. Бахраха. М.: САИНС-ПРЕСС, 2002. - 232 с.

47. Вычислительные методы в электродинамике: Под ред.Р.Митры. Пер. с англ. / Под. ред. Э.Л. Бурштейна. М.: Мир, 1977. - 486 с.

48. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. 3-е, перераб. — М.: Наука, 1967. - 368 с.

49. Дэннис Дж., Шнабель Р. Численные методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений. Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 440 с.

50. Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф. Задачи синтеза антенн и новые методы их решения // Зарубежная радиоэлектроника Успехи современной радиоэлектроники. - 2002. - № 10. - С. 3-72.

51. Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф., Тимошенко В.В. Атомарные функции взадачах синтеза неэквидистантных антенных решеток и сканирующих линейных антенн // Радиотехника и электроника. 2001. - № 6. - С. 676-689.

52. Инженерные расчеты на ЭВМ: Справочное пособие / Под ред. В.А.Троицкого. JL: Машиностроение. Лен. отд., 1979. - 288с.

53. Казанский JI.C. Способ расчета проволочных антенн произвольной конфигурации с помощью обобщенной эквивалентной цепи // Радиотехника и электроника. 1999. - № 6. - С. 705-709.

54. Казанский JI.C. Способ расчета прямых антенн с помощью обобщенной эквивалентной цепи: провод переменного радиуса //Радиотехника и электроника. 1998. - № 2. - С. 175-179.

55. Корнеев В.Д. К вопросу о формировании ненаправленных характеристик излучения антенны с независимыми входами // ТСС, Техника радиосвязи. 1989. - вып. 4. - С.97-106.

56. Корнилов М.В., Калашников Н.В., Рунов A.B. и др. Численный электродинамический анализ произвольных проволочных антенн // Радиотехника. -1989. -№7. -С. 82-83.

57. Коротковолновые антенны / Г.З.Айзенберг, С.П.Белоусов, Э.М.Журбенко и др.; Под ред. Г.З.Айзенберга. 2-е, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 536 с.

58. Красильников А.Д., Мишин М.А., Юдин В.В. Повышение эффективности многовходовых приемо-передающих антенных систем // Информатика, радиотехника, связь: Сборник научных трудов молодых ученых ПИИРС. -Самара, 1996. С.49-54.

59. Краснов M.J1 Интегральные уравнения. М.: Наука, 1975. - 304 с.

60. Кочержевский Г.Н., Ерохин Г.А., Козырев Н.Д. Антенно-фидерные устройства: Учебник для вузов. -М.: Радио и связь, 1989. 352 с.

61. Кузнецов В.Д., Носов Ю.Н. Уменьшение числа вибраторов в кольцевой антенной решетке // Труды НИИР. 1983. - № 3. - С.22-25.

62. Мазюкевич Т.В., Шустерман Л.Б. Частные и обобщенные критерии при оптимизации радиотехнических цепей и систем // Электродинам, и техн. СВЧ и КВЧ. 1993. - №3. - С.91-101.

63. Маторин A.B., Смирнов A.A. Двухэтапный численный метод решения задач синтеза многопроволочных антенн и устройств сверхвысоких частот // Радиотехника и электроника. 2001. - № 6. - С. 652-658.

64. Мещанов В.П., Тупикин В.Д. Обзоры по электронной технике «Коаксиальные пассивные устройства диапазонов СВЧ и КВЧ». Серия 1. Электроника СВЧ. М.: ЦНИИ «Электроника», 1988. - Вып. 16(1405). - 137 е.: ил.

65. Минкин М.А. Электродинамическая теория параметрической чувствительности антенно-фидерных устройств. -М.: Радио и связь, 2001. 111 с.

66. Многовходовые антенные системы подвижной радиосвязи на основе схемно-пространственной мультиплексии / A.JI. Вузов, JI.C. Казанский, М.А. Минкин, В.В. Юдин; Под ред. A.JI. Бузова. —М.: Радио и связь, 2000. 181с.

67. На Ц. Вычислительные методы решения прикладных граничных задач: Пер. с англ. М.: Мир, 1982. - 296 с.

68. Назаров В.Е., Рунов A.B., Подининогин В.Е. Численное решение задач об основных характеристиках и параметрах сложных проволочных антенн // Радиотехника и электроника. Вып.6. Минск.: Вышейшая школа, 1976. -С.153-157.

69. Нефедов Е.И., Радциг Ю.Ю., Эминов С.И. Теория интегральных уравнений дифракции электромагнитных волн // ДАН, 1995.-Т.345. №2. -С.186-187.

70. Носов Ю.Н. Кольцевая антенная решетка с матрицей Батлера // Труды НИИР. 1982. - № 3. - С.З0-33.

71. Носов H.A. Исследование,, разработка и проектирование антенных систем ОВЧ и УВЧ диапазонов, размещаемых вблизи затеняющих металлоконструкций. Диссертация на соискание ученной степени кандидата технических наук. Самара, 1999. 218 с.

72. Носов Ю.Н. Многомодовая антенная решетка для многоканальных систем связи // Труды НИИР. 1984. - № 3. - С.47-51.

73. Носов Ю.Н. Частотные характеристики многомодовых анатенн // Труды НИИР. 1987. - № 3. - С.37-42.

74. Патент № 1695424 СССР, МКИ5 Н Ol Q 21/00. Диаграммообразую-щая схема / Бузов А.Л. (СССР). 30.11.91. - Бюл. № 44.

75. Радциг Ю.Ю., Сочилин A.B., Эминов С.И. Исследование методом моментов интегральных уравнений вибратора с точными и приближенными ядрами // Радиотехника. 1995. - №3. - С. 55-57.

76. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Кн. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1986. - 349 с.

77. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Кн. 2. Пер. с англ. М.: Мир, 1986. - 320 с.

78. Рунов A.B. О специализации интегрального уравнения тонкой проволочной антенны произвольной геометрии к некоторым частным случаям // Радиотехника и электроника. Вып.6. Минск.: Вышейшая школа, 1976. - С. 161167.

79. Стрижков В.А. Математическое моделирование электродинамических процессов в проволочных антенных системах // Математическое моделирование. 1989. - Т. 1, №8. - С. 127-141.

80. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. -Изд. 3-е, исправленное. — М.: Наука, 1986. 288 с.

81. Трусканов Д.М., Иванов А.Ф. Ненаправленные антенны с несколькими независимыми входами // Электросвязь. 1985. - № 5. - С.35-37.

82. Фано P.M. Теоретические ограничения полосы согласования произвольных импедансов. -М.: Сов. радио, 1965. 72 с.

83. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь, 1971. - 388 с.

84. Филиппов Д.В. Исследование и разработка передающих антенн телевизионного вещания диапазона УВЧ с учетом электромагнитной безопасности. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Самара, 2001.-244 с.

85. Филиппов Д.В. Определение границ области подстилающей поверхности, существенно влияющей на распределение тока по линейному симметричному вибратору // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. 1999. -7, №1 -С. 134-141.

86. Фрадин А.З., Рыжков Е.В. Измерение параметров антенно-фидерных устройств. М.: Гос. изд-во литературы по вопросам связи и радио, 1962. - 316 с.

87. Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.

88. Хемминг Р.В. Численные методы / Пер. с англ. Под ред. Г.С. Густера. М.: Наука, 1972. - 400 с.

89. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование: Пер. с англ. М.: Мир, 1975. - 534 с.

90. Хэмалян А.Д. Метод фазового синтеза амплитудной диаграммы направленности антенной решетки // Радиотехника и электроника. 2001. - № 2. -С. 186-189.

91. Щеглов А.Ю. Метод ограничений для оптимизации сложных систем // Радиотехника. 1993. - № 4. - С.9-13.

92. Электродинамические методы анализа проволочных антенн / А.Л. Бузов, Ю.М. Сподобаев, Д.В. Филиппов, В.В. Юдин; Под ред. В.В. Юдина. -М.: Радио и связь, 2000. 153 с.

93. Эминов С.И. Теория интегрального уравнения тонкого вибратора // Радиотехника и электроника. Т.38. 1993. -Вып. 12. -С.2160-2168.

94. Эминов С.И. Теория интегро-дифференциальных уравнений вибраторов и вибраторных решеток // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. — 1997.-Т.V. Вып. 2(18). С. 48-58.

95. Юдин В.В. Анализ проволочных антенн на основе интегрального уравнения Харрингтона методом моментов с использованием различных весовых функций // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. — 1996. Т.4. - № 4. — С.116- 124.

96. Юдин В.В. Кольцевые антенные решетки: схемно-пространственная мультиплексия и направленное излучение. М.: Радио и связь, 2001. - 189 с.

97. Юдин В.В. Корректная постановка задач электродинамического анализа тонкопроволочных моделей антенн // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот. 2001. - T.IX, №3 (31). - С.39-45.

98. Юдин В.В. Разработка и программная реализация эффективных численных методов электродинамического анализа антенн диапазона ОВЧ. Дисс. на соиск. к.т.н., Самара, 1996. 205 с.

99. Юдин В.В. Расчет параметров антенн, выполненных в виде замкнутых круговых периодических структур // Труды НИИР. 1995. - С.57-61.

100. Яцкевич В.А., Каршакевич С.Ф. Устойчивость процесса сходимости численного решения в электродинамике // Изв. вузов Радиоэлектроника. — 1981. - T.XXIV, №2. - С.66-72.

101. Gotthard О. FM- und TV-sendeantennensysteme. Rosenheim: Kathrein werke KG, 1989.-254 c.

102. Guy J.R.F., Davies D.E.N. Novel method of multiplexing radiocommunication antennas using circular-array configuration // IEEE Proc. 1983. - H-130, № 6. - C.410-414.

103. Harrington R.F. Field Computation by Moment Method. Macmillan, New York, 1968. - 144 c.

104. TV, FM and DAB Broadcast Antenna Systems: Catalogue. Kathrein Werke KG, Rosenheim, 1999. - 188 c.

105. Padhi S.K., Bialkovski M.E. Characteristics of aperture coupled microstrip yagi antenna for HIPERLAN applications: a parametric study // AEU: Int. J. Electron, and. Cornmun.: Archiv fur Electronik und Übertragungstechnik. 2000. -N5.-С. 307-311.

106. Popovic B.D. Polinomial Approximation of Current along Thin Symmetrical Cylindrical Dipoles. Proc. IEE, 1970, vol. 117, N5. - C.332-339.

107. Richmond J.H. Computer analysis of three-dimensional wire antennas, Techn. Rept. No. 2708-4, Electro-Science Lab., Ohio State University, Columbus, Ohio, 1969.- 156 c.

108. Rogers S.D., Butler C.M. An efficient curved-wire integral equation solution technique // Trans. IEEE Antennas and Prop. 2001. - N 1. - C. 70-79.

109. Shimizu Y., Shigeta K., Ynkava K., Nakamura Т., Mikkaichi M., Naga-sava Y., Sato R. Analysis of skew antenna around a square tower for UHF TV broadcasting // IEEE Trans, on Antennas and Prop. 1988. -N 7. - C. 927-935.

110. Turpin R.H., Basis transformation, least square, and characteristic mode techniques for thin-wire scattering analysis, Ph. D. Dissertation, The Ohio State University, Columbus, Ohio, 1969. 202 c.

111. Бухов С.И., Туровцев М.А., Юдин В.В. Реализация всенаправленного сдвоенного приема на кольцевую антенную решетку // Тезисы докл. VIII Российской научно-технической конференции ПГАТИ. Часть I. - Самара, 2001. -С. 147.

112. Туровцев М.А. Построение низкопрофильных антенных систем базовых станций малой канальной ёмкости, размещаемых на опорах большого сечения // Радиотехника (журнал в журнале). 2001. - №9. - С.109-112.

113. Туровцев М.А. Оценка ширины «пораженного» сектора зоны обслуживания антенн базовых станций малой канальной емкости // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот. 2001. - №3. - С.91-96.

114. Туровцев М.А. Максимизация крутизны парциальной диаграммы направленности излучателя в составе антенной системы базовой станции подвижной радиосвязи малой канальной емкости // Радиотехника (журнал в журнале).-2001. -№11.-С.72-73.

115. Туровцев М.А. Проблема обеспечения широкополосности по импе-дансным характеристикам излучающих структур с высокой крутизной диаграммы направленности // Антенны. 2002. - №1 (56). — С.49-52.

116. Туровцев М.А. Разработка методики проектирования низкопрофильных антенных решёток для схемно-пространственных мультиплексоров // Тезисы докл. IX Российской научной конференции ПГАТИ. — Самара, 2002. С. 109.

117. Туровцев М.А. Оптимизация крутизны парциальной диаграммы направленности низкопрофильной антенной решётки // Тезисы докл. IX Российской научной конференции ПГАТИ. Самара, 2002. — С. 110.

118. Туровцев М.А. Применение кольцевых антенных решеток с тангенциальной ориентацией излучателей и малым вертикальным развитием в качестве передающих антенн малоканальных базовых станций // Вестник СОНИИР. — 2002. №1. - С.81-84.

119. Туровцев М.А. Оценка эффективности антенно-фидерных устройств базовых станций подвижной радиосвязи малой канальной емкости // Вестник СОНИИР. 2002. - №2. - С.86-89.

120. Настоящим Актом подтверждается, что результаты диссертационного исследования М.А. Туровцева использованы при выполнении работ в интересах Минобороны России.

121. Начальник научно-исследовательского отделения ФГУП НИИА

122. УТВЕРЖДАЮ Начальник управления Генерального штаба Вооруженныхгальцов1. Зв^ I лШъШявШШ? IS 56 11. ЩШВш1.}2003г.

123. АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов кандидатской диссертации начальника НИО ФГУП ВНИИ «Вега» М.А. Туровцева «Исследование и разработка малоэлементных антенных решеток базовых станций подвижной радиосвязи, размещаемых на опорахбольшого сечения»

124. Зам. начальника отдел управления ГШ ВС РФ1. И.В. Дорощенко