Исследования и разработка малогабаритных кольцевых антенных решеток ДКМВ диапазона с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат наук Кольчугин, Иван Юрьевич

• Кольчугин, Иван Юрьевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Кольчугин, Иван Юрьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗЛУЧАЮЩИХ СИСТЕМ КОЛЬЦЕВЫХ И ДВУХКОЛЬЦЕВЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК ДКМВ ДИАПАЗОНА И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

1.1 Анализ методов формирования и исследования пространственных и поляризационных характеристик излучающих систем

1.2 Исследование биортогональных и триортогональных излучателей

1.3 Исследование излучающих систем кольцевых и двухкольцевых антенных решеток на основе биортогональных и триортогональных излучателей

1.4 Разработка методик синтеза излучающих систем кольцевых и двухкольцевых антенных решеток

1.5 Выводы по разделу

2 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ДИАГР AMMO ОБРАЗУЮЩИХ СИСТЕМ КОЛЬЦЕВЫХ И ДВУХКОЛЬЦЕВЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК ДКМВ ДИАПАЗОНА

2.1 Анализ требований и выбор методов анализа диаграммообра-зующих систем антенных решеток

2.2 Цифровые методы формирования пространственных и поляризационных характеристик КАР

2.3 Исследование характеристик и разработка рекомендаций по выбору типа диаграммообразующей системы многолучевых приемных

КАР

2.4 Исследование характеристик диаграммообразующих систем на основе управляемых делителей и фазовращателей

2.5 Выводы по разделу

3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ И ДВУХКОЛЬЦЕВЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК ДКМВ ДИАПАЗОНА

3.1 Разработка методики проектирования приемных кольцевых и двухкольцевых антенных решеток

3.2 Разработка методики проектирования передающих кольцевых

и двухкольцевых антенных решеток

3.3 Выводы по разделу

4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ АНТЕННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ РАДИОСВЯЗИ

4.1 Результаты практической реализации и расчетно-экспериментальных исследований составных частей КАР

4.2 Внедрение результатов диссертационного исследования при создании антенных систем радиосвязи

4.3 Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Результаты исследования ДН КАР на основе

биортогональных антенных элементов

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Результаты исследования ДН КАР на основе триортотональных антенных элементов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследования и разработка малогабаритных кольцевых антенных решеток ДКМВ диапазона с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

С развитием систем ДКМВ радиосвязи ужесточаются требования в части сокращения земельных площадей, отводимых под размещение антенн. При этом требуется использование относительно компактных антенных систем, обеспечивающих работу во всех направлениях. Изменчивость и неопределенность факторов, влияющих на устойчивость радиосвязи (условия распространения на трассе, помехи, неопределенность положения антенны мобильного корреспондента и т.п.), требуют, чтобы данная антенная система была адаптивной. В связи с этим, в последние годы получили интенсивное развитие ДКМВ антенные системы с обработкой сигнала. Составной частью этого класса антенных устройств являются антенные системы с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками.

Применение антенн, обеспечивающих сканирование по всем азимутам, позволит существенно сократить количество антенн радиоцентра и, соответственно, занимаемую им территорию.

В широком смысле использование адаптивных антенн с изменяемыми пространственными и поляризационными характеристиками позволяет решить важную задачу унификации антенного состава радиоцентров для ближней и дальней связи. Это является первым шагом на пути к созданию нового, универсального радиоцентра.

Для обслуживания всех азимутальных направлений наилучшим образом подходят многолучевые кольцевые антенные решетки (КАР), обладающие поворотной симметрией. В зависимости от области применения КАР к ним предъявляются различные требования. КАР для радиосвязи должны обладать широкополосностью, обеспечивать достаточный уровень КНД, формировать необходимую поляризацию в зависимости от режима радиосвязи, формировать

необходимую диаграмму направленности, решать вопросы увеличения полосы пропускания канала методами пространственного кодирования (MIMO).

Таким образом, тема исследования весьма актуальна.

Степень разработанности темы исследования

Состояние вопроса в рассматриваемой области характеризуется следующими основными достижениями.

Кольцевые антенные решетки традиционно имеют широкое применение в различных задачах радиосвязи, радиолокации и пр. Их преимуществами являются компактность (по сравнению с антеннами с неперестраиваемыми ДН), возможность оперативного управления ДН, возможность построения «умных» антенн и пр. Особенно широко используемыми на практике являются фазированные антенные решетки (ФАР). Также в последние годы интенсивно развивается направление, связанное с адаптивными или smart-решетками [3, 84, 95, 98].

Широкое освещение получил круг вопросов пространственного кодирования сигналов (MIMO) [114].

Вопросам построения антенных решеток (АР) посвящено большое количество работ [3, 10, 11, 14-16, 18, 22, 28, 31, 39-43, 46, 49, 53, 57, 62, 76-78, 84, 86, 88, 90, 95, 96, 98, 104, 110, 112, 115, 116, 118-122, 124-126]. Основные идеи построения АР рассмотрены в трудах Д.М. Сазонова, Д.И. Воскресенского, P.A. Монзинго, Т.У. Миллера, М.В. Ратынского, A.JI. Бузова, JI.C. Казанского, А.Д. Красильникова и других ученых. В этих работах рассматриваются вопросы построения излучающих элементов и устройств согласования и фазирования АР, проектирования АР и пр. Также большое количество работ посвящено вопросам управления АР, методам формирования пространственных и поляризационных характеристик, различного рода алгоритмам и оптимизации характеристик АР и пр.

Наиболее широко используемыми КАР в ДКМВ диапазоне являются кольцевые антенные решетки (КАР) [18, 76]. Их преимуществами являются возможность управления ДН, создания режима многолучевости, способность

заменить по характеристикам назначения комплект крупногабаритных антенн типа БС. Традиционно КАР строятся на основе симметричных вертикальных вибраторов. Такое построение обеспечивает прием волн только вертикальной поляризации. В данной же работе КАР строятся на основе триортогональных антенных модулей, что позволяет более эффективно управлять пространственными и поляризационными характеристиками КАР.

Кроме того, в подавляющем большинстве работ рассматриваются полноразмерные антенные решетки, размеры которых выбираются по результатам оптимального синтеза. В данной же работе классические подходы к синтезу АР применяются для разработки малогабаритных решеток, размеры которых намеренно уменьшаются по сравнению с оптимальными. Это, как правило, делается для экономии места и, соответственно, расширения возможностей установки и эксплуатации таких решеток. Вполне очевидно, что в малогабаритных решетках более сильная электромагнитная связь между излучающими элементами, а также худшее согласование элементов. Следовательно, малогабаритность решеток накладывает определенные, более жесткие требования к методикам их проектирования. Поэтому вполне актуальной является задача разработки методик синтеза передающих и приемных малогабаритных КАР.

Более жесткие требования к разрабатываемым методикам проектирования влекут за собой и соответствующие требования к точности и адекватности методов электродинамического анализа решеток. Поэтому одним из важнейших вопросов в данной работе является вопрос выбора наиболее адекватных методов электродинамического моделирования малогабаритных КАР.

Вообще задачу моделирования малогабаритных КАР можно разделить на две независимые и, одновременно, связанные задачи: задачу моделирования излучающей системы и задачу моделирования диаграммообразующей схемы. Эти задачи решаются отдельно друг от друга, однако, результаты решения каждой из задач учитываются при решении другой. Поэтому в методике синтеза малогабаритных КАР в целом возможно присутствие элементов итерационного под-

хода. Рассмотрим сначала методы анализа излучающих систем, а затем диа-граммообразующих схем (ДОС).

Рассматриваемые в данной работе малогабаритные КАР работают в ДКМВ диапазоне и состоят из проволочных вибраторов. К анализу таких систем существуют различные подходы. В данной работе мы ограничимся рассмотрением методов, основанных на интегральных уравнениях. Среди таких методов можно выделить две большие группы, основанные на использовании реальных (поверхностных) и эквивалентных (осевых) источников.

К первой группе методов относятся методы сингулярных интегральных уравнений. Такие методы развиты в трудах В.А Неганова, Т.П. Ярового, С.И. Эминова и других ученых [85, 94]. Они позволяют строить устойчивые вычислительные алгоритмы, однако недостаточно универсальны в смысле пространственных форм (уединенный вибратор, квазипериодическая решетка вибраторов и т.п.) и весьма ресурсоемки.

К этой же группе методов также необходимо отнести предложенный Л.С. Казанским метод обобщенной эквивалентной цепи (ОЭЦ) [47, 57]. Метод ОЭЦ достаточно эффективен, однако также относительно ресурсоемок вследствие избыточности искомых величин и предполагает только кусочно-постоянную аппроксимацию решения.

Что же касается интегральных уравнений с точным ядром, которые строятся относительно поверхностного тока, наведенного на проводниках антенны, то к числу их недостатков можно отнести высокую ресурсоемкость, а также недостаточную универсальность в смысле пространственных геометрических форм.

Вообще же следует отметить тот факт, что радиус проволок, из которых состоят вибраторы в ДКМВ диапазоне, много меньше рабочей длины волны решетки во всем диапазоне, поэтому их целесообразнее всего моделировать в тонкопроволочном приближении. Поэтому далее рассмотрим методы инте-

тральных уравнений в тонкопроволочном приближении (относительно эквивалентного осевого тока).

В рамках метода интегральных уравнений в тонкопроволочном приближении возможна постановка задачи в форме уравнений Фредгольма первого и второго рода. Уравнения Фредгольма второго рода имеют смысл граничного условия для азимутальной компоненты магнитного поля. Такие уравнения развиты в работах E.H. Васильева, С.И. Эминова и других ученых [27, 30, 94]. Их преимуществами по сравнению с уравнениями первого рода являются корректность задачи и большая устойчивость решения. Однако, данные преимущества существенны при анализе проводников большого радиуса. В данном же случае, как было указано выше, рассматриваются только проводники малых радиусов. В то же время, существенными недостатками такого подхода являются высокая ресурсоемкость, связанная с необходимостью интегрирования по контуру поперечного сечения проводников, а также трудности при описании контактов в местах ветвления проводников.

Метод уравнений Фредгольма первого рода, пожалуй, получил наиболее распространение при анализе проволочных антенн. Подобные методы развивались в работах Е. Галлена, Р.Ф. Харрингтона, Дж.Х. Ричмонда, Г.З. Айзенберга, Г.А. Клигера, A.B. Рунова и многих других ученых [24, 26, 30, 73, 74, 111, 112]. Преимуществами такого подхода являются простота алгоритмизации, сравнительно небольшая потребность в вычислительных ресурсах, универсальность в смысле пространственных форм и т.д. К недостаткам можно отнести некорректность задачи по Адамару, о чем уже говорилось выше.

Проанализировав достоинства и недостатки рассмотренных выше методов, в качестве базового метода для синтеза антенных систем был выбран метод уравнений Фредгольма первого рода. В пользу такого выбора дополнительно выступает имеющийся в научной школе ОАО «Концерн «Автоматика» «задел» в области его разработки и алгоритмизации.

»г 1

Далее перейдем к рассмотрению вопросов построения ДОС и методов их анализа. Построение ДОС для КАР является весьма нетривиальной задачей. Это связано, в частности, с широким (иногда и двадцати кратным) рабочим диапазоном, а также с возросшими в последние годы требованиями к системам ДКМВ радиосвязи. Поэтому, хотя разработка данных устройств в ДКМВ диапазоне ведется не один десяток лет, эти вопросы остаются по-прежнему актуальными.

Разработке ДОС для АР посвящено достаточно большое количество работ [44-46, 49-55, 57, 73, 76]. Эти вопросы рассматривались в работах Г.З. Айзенберга, С.П. Белоусова, А.Л. Бузова, Л.С. Казанского, А.Д. Красильникова, Г.А. Клигера, С.Е. Лондона и других ученых. В самом общем виде ДОС представляют собой сложные фазосдвигающие контуры. При этом в зависимости от задачи их можно выполнять как на сосредоточенных, так и на распределенных элементах.

Задачи анализа и синтеза ДОС относятся к классу внутренних электродинамических задач. Для их строгого электродинамического анализа подходят методы на основе как дифференциальных уравнений, так и интегральных. Различные методы на основе интегральных уравнений уже были рассмотрены выше. Их применение в данном случае нецелесообразно из-за больших вычислительных затрат и сложности формализации геометрии.

Системы дифференциальных уравнений сводятся, как правило, к системе линейных алгебраических уравнений путем использования методов конечных элементов, конечно-разностной аппроксимации и т.д. [80, 87, 89]. Во всех этих методах является необходимым построение пространственной сетки узлов, в которых ищется решение, что накладывает основные ограничения на применение данных методов. В данном случае построение адекватной расчетной сетки представляется сложной задачей, и применение данной группы методов также нецелесообразно. Поэтому в рамках настоящей работы было принято решение

использовать наиболее распространенные при решении подобных задач приближенные методы анализа, которые будут рассмотрены далее.

Вообще ДОС любого типа относятся к многополюсным устройствам [1, 32, 59, 81-83, 97, 105, 107]. Методы анализа ВЧ устройств разрабатывались и развивались многими учеными, среди которых можно отметить работы А.Л. Фельдштейна, Г.Г. Чавки, Л.Р. Явича, Д. Маттея, В. Фуско и других. К числу методов анализа ВЧ устройств можно отнести методы декомпозиции [96], метод аналогии со сплошной диэлектрической средой [57] и др.

По мнению автора, наиболее широко используемым методом анализа и синтеза ДОС является метод, основанный на решении алгебраических уравнений электрических цепей [18, 57]. Преимуществами данного подхода являются простота реализации, многолетняя апробация, возможность построения систем уравнений для сразу неизвестных индуктивностей и емкостей. Поэтому автор остановился на методе анализа и синтеза ДОС с помощью решения алгебраических уравнений электрических цепей.

В целом, обзор литературы показал, что целостные методики проектирования малогабаритных КАР диапазона ДКМВ с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками на сегодняшний день не созданы.

Цель работы - исследования и разработка антенных систем ДКМВ диапазона с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками.

Задачи исследований

1. Анализ методов формирования и исследования пространственных и поляризационных характеристик излучающих систем.

2. Исследование биортогональных и триортогональных излучателей.

3. Исследование излучающих систем кольцевых и двухкольцевых антенных решеток на основе биортогональных и триортогональных излучателей.

4. Разработка методик синтеза излучающих систем кольцевых и двухкольцевых антенных решеток.

5. Анализ требований и выбор методов анализа диаграммообразующих систем антенных решеток.

6. Анализ цифровых методов формирования пространственных и поляризационных характеристик КАР.

7. Исследование характеристик и разработка рекомендаций по выбору типа диаграммообразующей системы многолучевых приемных КАР.

8. Исследование характеристик диаграммообразующих систем на основе управляемых делителей и фазовращателей.

9. Разработка методики проектирования приемных кольцевых и двух-кольцевых антенных решеток.

10. Разработка методики проектирования передающих кольцевых и двух-кольцевых антенных решеток.

11. Экспериментальные исследования составных частей КАР.

12. Внедрение результатов диссертационного исследования при создании антенных систем радиосвязи.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Получены новые результаты исследований кольцевых и двухкольцевых антенных решеток на основе биортогональных и триортогональных элементов и установлены возможности управления их пространственными характеристиками (за счет формирования необходимых амплитудно-фазовых распределений) и поляризационными характеристиками (за счет взвешенного суммирования ортогональных линейно поляризованных составляющих) с учетом развязки между элементами и эффектов затенения.

2. Получены новые результаты сравнительных исследований характеристик диаграммообразующих систем многолучевых приемных КАР на основе ¿С-сеток, на основе линий задержки с распределенными параметрами и искусственных линий задержки; разработаны рекомендации по выбору типа диаграммообразующей системы; проведена оценка областей применения аналоговых и цифровых методов формирования характеристик КАР.

3. Разработана методика проектирования приемных кольцевых и двух-кольцевых антенных решеток с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками, включающая выбор типа излучающей системы, синтез амплитудно-фазовых распределений по выбранному критерию, выбор типа диаграммообразующей системы на основе разработанных рекомендаций и ее последующий синтез по критерию минимизации отклонения амплитудно-фазового распределения от заданного в широкой полосе частот.

4. Разработана методика проектирования передающих кольцевых и двух-кольцевых антенных решеток с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками, включающая синтез излучающей системы и оптимизацию диаграммообразующей системы на основе управляемых делителей и фазовращателей с учетом параметров рассеяния решетки по критерию минимизации отклонения амплитудно-фазового распределения от заданного.

Теоретическая и практическая значимость работы

1. Результаты сравнительных исследований характеристик диаграммооб-разующих систем многолучевых КАР различных типов, разработанные рекомендации по выбору типа диаграммообразующей системы и проведенная оценка областей применения аналоговых и цифровых методов формирования характеристик КАР, позволят решать задачи проектирования широкого класса антенных систем различного назначения и диапазонов на основе кольцевых антенных решеток.

2. Разработанная методика проектирования приемной кольцевой и двух-кольцевой антенной решетки с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками позволит создавать малогабаритные широкополосные антенные решетки различных диапазонов для комплексов радиосвязи, радиолокации, радиоразведки и др.

3. Разработанная методика проектирования передающих кольцевых и двухкольцевых антенных решеток с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками позволит обеспечить необходимые значения

основных тактико-технических характеристик перспективных передающих радиоцентров ДКМВ диапазона, включая высокую эквивалентную мощность излучения и оперативность перестройки направления главного излучения, при существенном сокращении размеров антенных систем.

4. Полученные новые результаты исследований кольцевых и двухкольце-вых антенных решеток на основе биортогональных и триортогональных элементов будут полезны разработчикам перспективных антенных систем при выборе технических решений и оценке их предельно достижимых характеристик.

5. Разработанная технология настройки ЬС-сетки, включающая проверку и подстройку модулей, итерационный алгоритм настройки трактов и итерационный алгоритм настройки краевых нагрузок, может быть использована при производстве различных многополюсных устройств фидерного тракта на основе ЬС элементов.

Практическая значимость работы подтверждается результатами внедрения отдельных положений и выводов диссертации при разработке:

- предложений по оценке перспектив создания подсистемы радиосвязи ДКМВ диапазона в составе специальной АСУ в рамках ее модернизации в интересах соответствующих организаций;

- схемотехнических и конструктивных решений отдельных составных частей изделия АКАР-Т.

- предложений по реализации антенно-фидерных трактов антенно-аппаратурных комплексов ДКМВ радиоцентров, предложений по совершенствованию антенно-фидерного оборудования ДКМВ радиосвязи в интересах соответствующих организаций (в форме инженерных записок).

Методология и методы исследования

При выполнении диссертационной работы использовались методы вычислительной электродинамики, методы вычислительной математики, методы теории цепей и длинных линий, методы теории антенн. Для проведения расче-

тов использовались прошедшие государственную регистрацию программные комплексы, разработанные в ОАО «Концерн «Автоматика».

Положения, выносимые на защиту

1. Новые результаты исследований кольцевых и двухкольцевых антенных решеток на основе биортогональных и триортогональных элементов.

2. Новые результаты сравнительных исследований характеристик диа-граммообразующих систем многолучевых приемных КАР и разработанные на их основе рекомендации по выбору типа диаграммообразующей системы.

3. Методика проектирования приемных кольцевых и двухкольцевых антенных решеток с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками.

4. Методика проектирования передающих кольцевых и двухкольцевых антенных решеток с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками.

Степень достоверности результатов

Обоснованность и достоверность результатов работы обеспечиваются адекватностью использованных методов и построенных на их основе расчетных моделей. Достоверность результатов работы подтверждается результатами сопоставления расчетных и экспериментальных данных и результатами практической реализации.

Апробация результатов работы

Основные результаты диссертационного исследования докладывались на XV, XVIII и XX Российских научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ (Самара, 2008, 2011, 2013), на XIV и XX Международных научно-техническая конференциях «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2008, 2014), на V Всероссийской научно-технической конференции «Радиолокация и радиосвязь» (Москва, 2011).

По тематике диссертационных исследований автором (лично и в соавторстве) опубликовано 16 печатных трудов, в том числе 6 статей в журналах, включенных в Перечень ВАК и 10 публикаций в форме текстов и тезисов докладов на международных и российских конференциях.

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗЛУЧАЮЩИХ СИСТЕМ КОЛЬЦЕВЫХ И ДВУХКОЛЬЦЕВЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК ДКМВ ДИАПАЗОНА И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

1.1 Анализ методов формирования и исследования пространственных и поляризационных характеристик излучающих систем

Как уже было отмечено во Введении, в настоящее время в России наблюдается рост потребности в услугах ДКМВ радиосвязи. В связи с этим в настоящее время радиосвязь ДКМВ диапазона переживает новый мощный подъем и интенсивное развитие на принципиально новом качественном уровне. В России, как и во всем мире, наблюдается развитие и модернизация систем и сетей ДКМВ радиосвязи, как важного резервного, аварийного, а нередко и основного вида связи. В связи с этим в рамках общего указания президента для развития радиосвязи в ДКМВ диапазоне поставлена задача построения федеральной резервной сети коротковолновой радиосвязи. Построение такой сети предъявляет новые требования ко всем ее элементам, в том числе, и к антенным системам.

Указанные требования предполагают, в частности, сокращение земельных площадей, отводимых под ДКМВ антенны, так как потребность в огромных территориях под антенные поля при традиционном подходе к построению ДКМВ радиоцентров является существенным фактором снижения конкурентоспособности ДКМВ радиосвязи, а также экономию материально-технических ресурсов на строительство ДКМВ антенн.

Есть только два способа сокращения земельных площадей, занимаемых ДКМВ антеннами: уменьшение размеров антенн; уменьшение количества антенн в составе радиоцентра.

Первый способ (уменьшение размеров антенн) имеет весьма ограниченные возможности. Уменьшение размеров антенн неизбежно будет сопровождаться ухудшением их характеристик, что негативно скажется на качестве фор-

мируемых каналов связи. Возможно, это в какой-то мере может быть скомпенсировано применением более совершенных (в смысле помехоустойчивости) сигнально-кодовых конструкций и тому подобными мерами, однако подобные меры должны быть направлены на улучшение качества каналов ДКМВ радиосвязи, а не на компенсацию ухудшения качества из-за низкой эффективности антенн.

Второй способ решения проблемы (уменьшение количества антенн в составе радиоцентра), напротив, является радикальным. Используемые до сих пор высокоэффективные антенны ДКМВ радиосвязи (ромбические антенны типа РГ и РГД, антенны бегущей волны типа БС) не способны сканировать по азимуту. Единственная возможность - реверсирование, т.е. изменение азимутального направления на противоположное (изменение азимута на 180°). Поэтому для обслуживания всех азимутальных направлений приходится применять комплекты антенн, что вызывает многократное увеличение площади антенного поля. Применение антенн, обеспечивающих сканирование по всем азимутам, позволит существенно сократить количество антенн радиоцентра и, соответственно, занимаемую им территорию. Очевидно также, что для обслуживания всех азимутальных направлений наилучшим образом подходят многолучевые кольцевые антенные решетки (КАР), обладающие поворотной симметрией [57, 112].

Современные КАР ДКМВ диапазона имеют весьма широкую область применения. Приемные антенные системы используются для радиосвязи, радиолокации, радиомониторинга, радиоэлектронной разведки и пр. [35-37, 41, 57,86]. В зависимости от области применения КАР к ним предъявляются различные требования.

КАР для радиосвязи должны обладать широкополосностью (как правило, 8-кратный диапазон и более), обеспечивать достаточный уровень КНД, формировать необходимую поляризацию в зависимости от режима радиосвязи, а также формировать необходимую диаграмму направленности. К специфическим требованиям, предъявляемым к КАР, относится требование идентичности трак-

тов каждого излучателя для формирования необходимых амплитудно-фазовых характеристик.

Выполнение требований во многом определяется антенными элементами в составе КАР. В частности, антенные элементы должны обладать необходимыми свойствами широкополосности, иметь достаточный КНД, быть способными принимать волны произвольной поляризации.

В ДКМВ диапазоне множество возможных антенных решений сужается ещё более, в силу достижения предела прочности конструкций (в частности, под ветровой нагрузкой).

В связи с вышеизложенным, после анализа было принято решение синтезировать антенную решётку на основе би- и триортогональных антенных элементов.

Биортогональный антенный элемент (БАЭ) представляет собой два взаимно-перпендикулярных плоских горизонтальных шунтовых вибратора с треугольными плечами (ВГДШП) [73]. Общий вид ВГДШП показан на рис. 1.1.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кольчугин, Иван Юрьевич, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Автоматизированное проектирование устройств СВЧ: Межвуз. сб. научн. тр. / Моск. ин.-т радиотехн., электрон, и автомат. / Под ред. Никольского В.В.-М., 1991.-143 с.

2 Активная кольцевая антенная решетка с триортогональными элементами АКАР-Т. Технические условия. УВИР.464634.001 ТУ.

3 Активные фазированные антенные решетки / Под ред. Д.И. Воскресенского и А.И. Канащенкова. - М.: Радиотехника, 2004. - 488 с.

4 Альперт Я.Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера. - М.: Мир, 1972. - 430 с.

5 Альперт Я.Л., Гинзбург В.Л., Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн. - М.: Гос. изд-во технико-теоретической лит., 1953. - 884 с.

6 Аронов В.Ю., Бузов А.Л., Бузова М.А., Кольчугин И.Ю., Красиль-ников А.Д., Телегин С.С. Проблемно-ориентированные программные комплексы для решения задач исследований и разработки антенно-фидерных устройств и систем, созданные в ОАО «Концерн «Автоматика» // XX Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. Материалы конференции - Самара, 2013. - С. 196 - 197.

7 Аронов В.Ю., Кольчугин И.Ю. К вопросу выбора метода триангуляции объемных тел применительно к решению внутренней электродинамической задачи // Антенны. - 2010. - №4 (155). - С. 38 - 42.

8 Асадуллин Р.Н., Банин A.A., Красильников А.Д. Сравнительная оценка различных вариантов построения приемных активных антенн ДКМВ // Вестник СОНИИР. 2006. №3(13). С. 14 - 17.

9 Асадуллин Р.Н., Колояров И.А., Красильников А.Д. Экспериментальные исследования приемных малогабаритных активных антенн с различными видами поляризации // XVI Российская научная конференция профессор-

ско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГАТИ. Материалы конференции - Самара, январь 2009. - С. 144 - 145.

10 Балагуровский В.А., Вавилов В.А., Кондратьев A.C., Маничев А.О., Полищук Н.П. Метод формирования глубоких нулей в диаграмме направленности фазированной антенной решетки, устойчивой к случайным искажениям амплитудно-фазового распределения // Антенны. - 2008. - № 6. - С. 23 - 30.

11 Балагуровский В.А., Кондратьев A.C., Полищук Н.П. Методика построения высокоэффективных неэквидистантных фазированных антенных решеток // Радиоэлектрон, системы. - 2010. - № 1. - С. 47 - 62.

12 Барабошин А.Ю., Бузов A.JI., Минкин М.А., Юдин В.В. Передающий комплекс ДКМВ диапазона на основе кольцевой антенной решетки с цифровым формированием диаграмм направленности // Антенны. - 2012. - № 6. -С. 11-15.

13 Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1986. - 544 с.

14 Богословский A.B., Разиньков С.Н. Синтез кольцевых антенных решеток с максимальными коэффициентами направленного действия и нулями диаграмм направленности // Антенны. - 2011. - № 5. - С. 26 - 29.

15 Бузов A.JI. Анализ пространственных и импедансных характеристик кольцевых антенных решеток изотропного излучения // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - Т. 2. - № 3 - 4. - 1999. - С. 31 - 34.

16 Бузов A.JI. Кольцевая антенная решетка с LC-сеткой // Труды НИИР. - 1986. - № 3.

17 Бузов A.JI. Теория и основы проектирования многочастотных многоканальных приемо-передающих комплексов объединения радиосредств систем специальной связи с подвижными объектами: дисс. ...д-ра техн. наук: 05.12.07 - Самара, 1998. - 383 с.

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

19 Бузов A.JI., Бузова М.А., Казанский JI.C., Минкин М.А., Юдин В.В. Вопросы моделирования квазираспределенных элементов мощных устройств антенно-фидерных трактов ДКМВ диапазона // Вестник СОНИИР. - 2008. - № 3(21).-С. 37-40.

20 Бузов A.JI., Кольчугин И.Ю. Построение передающих антенных решеток ДКМВ-диапазона // Электросвязь. 2012. № 12. С. 49 - 52.

21 Бузов А.Л., Кольчугин И.Ю. Проектирование диаграммообразую-щих схем передающих кольцевых антенных решеток ДКМВ диапазона // 24-я Международная конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014) (Севастополь, Россия, 7-13 сентября 2014 г.): материалы конференции.

22 Бузов А.Л., Юдин В.В. Проектирование кольцевых антенных решеток, реализующих схемно-пространственное сложение сигналов в системах подвижной радиосвязи: Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Радио и связь, 2005. -224 с.

23 Бузова Е.А., Кольчугин И.Ю. Схемотехнические и технико-экономические аспекты создания антенных систем ВЧ диапазона на основе кольцевых антенных решеток с цифровым формированием диаграмм направленности // XIV Международная научно-техническая конференция: Радиолокация, навигация, связь (Воронеж, апрель 2008 г.). - Воронеж, 2008. - С.482-490.

24 Бузова М.А. Проблемы и перспективы применения тонкопроволочного моделирования в задачах антенной электродинамики // Вестник СОНИИР. - 2007. - № 2 (16). - С. 4 - 10.

25 Бузова М.А., Трофимов А.П. Границы применимости формул Френеля в задачах антенной электродинамики // Антенны. - 2007. - № 10 (125). - С. 9-12.

26 Бузова М.А., Юдин В.В. Проектирование проволочных антенн на основе интегральных уравнений: Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Радио и связь, 2005. - 172 с.

27 Васильев E.H. Возбуждение тел вращения. - М.: Радио и связь, 1987. - 272 с.

28 Волошин В.А., Волошина В.А., Шацкий В.В. Антенные решетки крестообразных вибраторов // Общ. вопр. радиоэлектрон. - 2008. - № 1. - С. 8 -16.

29 Воскресенский Д.И., Гостюхин B.JL, Максимов В.М., Пономарев Л.И. Устройства СВЧ и антенны. - М.: Радиотехника, 2006. - 364 с.

30 Вычислительные методы в электродинамике: Под ред. Р. Митры. Пер с англ. / Под ред. Э.Л. Бурштейна. - М.: Мир, 1977. - 487 с.

31 Головин О.В., Простов С.П. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи / Под ред. проф. О.В. Головина. - М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 598 с.

32 Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ. - М.: Высшая школа, 1990-335 с.

33 Демирчян К. С., Нейман Л. Р., Коровкин Н. В., Чечурин В. Л. Теоретические основы электротехники: в 3 т. Т.1.- СПб.: Питер, 2003.- 463 с.

34 Долуханов М.П. Распространение радиоволн; изд. 4-е. - М: Связь, 1972. - 336 с.

35 Дубровин A.B., Ражев А.Н., Дубровин H.A. Сравнительная оценка чувствительности комплекса пеленгования КВ-диапазона и приемного центра, построенного на базе антенны бегущей волны ЗБС-2 // Антенны. - 2010. - №5 (156).-С. 70-75.

36 Дубровин A.B., Пономарев Л.И., Ахмадеев P.P., Васин A.A., Мило-сердов A.C. Сравнительная эффективность антенных решеток KB диапазона из горизонтальных коротких вибраторов и антенн типа БС-2 и ЗБС-2 // Антенны. -2013.-№ 11 (198).-С. 3- 14.

37 Дубровин Н. А. Применение высокочувствительных активных антенн в комплексах пеленгования КВ-диапазона // Антенны. - 2008. - № 3 (130). - С. 21-25.

38 Ерешко П.А. Многоканальное цифровое радиоприемное устройство KB диапазона // Доклады 10-й Международной конференции «Цифровая обработка сигналов и ее применение (DSPA -2009)». Российская академия наук: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова, (25.03.09 - 27.03.09). -Москва, 2009. - Т. 2. - С. 631-633.

39 Ерохин A.A., Панько B.C., Саломатов Ю.П., Сугак М.И. Модель дуговой широкополосной антенной решетки КВ-диапазона // Изв. вузов. Физ. -2012. - Т. 55. - № 9, ч. 2. - С. 64 - 65.

40 Жуков В.М., Сысоев А.Н., Харин А.Ф., Шилов A.A. Сверхширокополосная ФАР системы связи КВ-диапазона // Антенны. - 2009. - № 6. - С. 31 -33.

41 Жуков В.М., Харин А.Ф., Дубровин C.B. Особенности управления ДН кольцевой ФАР системы связи КВ-диапазона // Антенны. - 2009. - № 6. - С. 34-36.

42 Загребнев A.C., Логвиненко Е.Л., Потыкун A.B. Исследования тур-никетных вибраторных и щелевых излучателей круговой поляризации, используемых в качестве элементов антенной решетки с широким сектором сканирования // Общ. вопр. радиоэлектрон. - 2011. - № 1. - С. 16-27.

43 Задорожный В.В., Ларин А.Ю., Оводов О.В., Христианов В.Д. Оптимизация приемных цифровых антенных решеток // Антенны. - 2012. - № 9. -С. 24-31.

44 Зелкин Е.Г., Петрова P.A. Линзовые антенны. - М.: Советское радио, 1974. - 280 с.

45 Казанский Л.С. Антенная система: A.C. 1184034 СССР // Б.И.1985.№37. - С. 226.

46 Казанский Л.С. Исследование свойств LC-сеток, используемых в диаграммообразующих схемах антенных решеток // Радиотехника и электроника. - 1989. - № 9. - С. 1827 - 1834.

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

48 Казанский JI.C. Теория моделирования антенно-фидерных устройств линейными LC-цепями с потерями, их проектирование и техническая реализация в ВЧ - диапазоне: дисс. ...д-ра техн. наук: 05.12.07 - Самара, 1998. -375 с.

49 Казанский JI.C. Фазирующее устройство для кольцевой антенной решетки декаметровых волн // Электросвязь. - 1988. - № 11. - С. 17-20.

50 Казанский JI.C. Фазирующее устройство для кольцевой антенной решетки: А.С. 1060073 СССР //Б.И.1985.№12. - С. 276.

51 Казанский JI.C. Фазирующее устройство для кольцевой антенной решетки: А.С. 1184410 СССР //Б.И.1987.№21. - С. 282.

52 Казанский JI.C. Фазирующее устройство для кольцевой антенной решетки: А.С.1356068 СССР // Б.И.1987.№44. - С. 200.

53 Казанский JI.C. Эллиптические многолучевые антенные решетки декаметрового диапазона // Электросвязь. - 1990. - № 4. - С. 8 - 10.

54 Казанский Л.С., Кольчугин Ю.И. Принципы создания согласующих и фазирующих устройств ВЧ-диапазона в современных технологических условиях // Антенны. - 2006. - № 10 (113). - С. 26 - 31.

55 Казанский Л.С., Красильников А.Д. Фазирующие устройства ДКМВ диапазона на базе 1с-сеток // Вестник СОНИИР. - 2007. - № 1 (15). - С. 51 - 56.

56 Казанский Л.С., Минкин М.А. Особенности проектирования автоматизированных согласующих устройств для высокодобротных антенн ВЧ диапазона // Вестник СОНИИР. - 2005. - №4 (10). - С.43-47.

57 Казанский Л.С., Романов В.А. Антенно-фидерные устройства декаметрового диапазона и электромагнитная экология. - М.: Радио и связь, 1996. -270 с.

58 Капишев А.Н., Красильников А.Д., Невский A.B. Разработка комплекса активных приемных ДКМВ антенн с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками // Антенны. - 2012. - № 6. - С. 57 -63.

59 Карпов В.М., Малышев В.А., Перевощиков И.В. Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами / Под ред. В.А. Малышева. - М.: Радио и связь, 1984. - 238 с.

60 Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. В 2-х книгах. Кн. 2. Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 824 с.

61 Колояров И.А., Кольчугин И.Ю., Минкин М.А. Построение диа-граммообразующих систем приемных многолучевых кольцевых антенных решеток // 20-я международная научно - техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь». Материалы конференции. - Воронеж: НПФ «Саквбее», 2014.-С. 502-511.

62 Кольцов Ю.В. Особенности применения антенных решеток в системах локации и связи // Антенны. -2011.-№8. - С. 44-53.

63 Кольчугин И.Ю. Излучающая система кольцевых и многокольцевых антенных решеток на основе биортогональных излучателей // Радиотехника. - 2014. - №4. - С. 60 - 63.

64 Кольчугин И.Ю. Особенности формирования диаграмм направленности в цифровых антенных решетках различных диапазонов // XVIII Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. Материалы конференции - Самара, 2011 — С. 160.

65 Кольчугин И.Ю. Перспективы реализации и применения передающих активных многолучевых антенных решеток ДКМВ диапазона // Антенны. -2012.-№6. -С. 77-80.

66 Кольчугин И.Ю. Построение цифрового диаграммообразующего тракта антенной решетки ДКМВ диапазона // V Всероссийская научно-

техническая конференция «Радиолокация и радиосвязь» (Москва, 21-25 ноября 2011 г.). М.: ИРЭРАН, 2011. - С.468-470.

67 Кольчугин И.Ю. Синтез диаграмообразующей системы передающей кольцевой антенной решетки ДКМВ диапазона // Радиотехника. - 2014. -№4. - С. 55 - 59.

68 Кольчугин И.Ю. Способы цифрового формирования диаграммы направленности в системе «Smart Antenna» // XV Российская научная кон-ференция профессор-ско-преподаватель-ского состава, науч-ных сотрудников и аспирантов (ПГАТИ, 28.01.08 - 01.02.08): Материалы конференции. -Самара, 2008. - С.159-160.

69 Кольчугин И.Ю. Технология цифровой обработки в антенных решетках ДКМВ диапазона // Труды НИИР. - 2011. - № 4. - С. 39 - 51.

70 Кольчугин И.Ю., Красильников А.Д. Проектирование приемных кольцевых антенных решеток ДКМВ диапазона с управляемыми пространственными и поляризационными характеристиками // 20-я международная научно - техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь». Материалы конференции. - Воронеж: НПФ «Саквоее», 2014. - С 494 - 501.

71 Кольчугин И.Ю., Красильников А.Д., Минкин М.А. Построение двухкольцевой излучающей системы передающей антенной решетки ДКМВ // XX Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. Материалы конференции - Самара, 2013.-С. 201.

72 Кольчугин И.Ю., Минкин М.А. Система формирования пространственных и поляризационных характеристик кольцевой антенной решетки на основе управляемых делителей и фазовращателей // XX Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ПГУТИ. Материалы конференции - Самара, 2013. - С. 202.

73 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.

74 Кравцов В.В. Интегральные уравнения в задачах дифракции. - В кн.: Вычислительные методы и программирование. - М.: Изд. МГУ. - 1966. -Вып. 5.-С. 260-293.

75 Красильников А.Д. Построение активных передающих антенн и активных фазированных антенных решеток ВЧ-диапазона // Антенны. - 2007. -№10 (125). - С.32-35.

76 Красильников А.Д., Минкин М.А. Особенности построения локальных ведомственных подсистем и комплексов радиоконтроля // Вестник СОНИИР. - 2009. - №1 (23). - С. 69 - 73.

77 Лебедев C.B. Оптимизация ДН ФАР при помощи объемных межре-зонаторных связей // Электродинам, и техн. СВЧ, КВЧ и оптич. частот. - 2007.

- № 1. - С. 167-169.

78 Лебедев C.B. Оптимизация формы диаграммы направленности фазированной антенной решетки при помощи дополнительных объемных межре-зонаторных связей // Электродинам, и техн. СВЧ, КВЧ и оптич. частот. - 2003.

- № 2 - 4. - С. 52 - 56.

79 Лондон С.Е., Томашевич C.B. Справочник по высокочастотным трансформаторным устройствам. - М.: Радио и связь, 1984. - 216 с.

80 Лучка А.Ю. Проекционно-итеративные методы решения дифференциальных и интегральных уравнений. - Киев: Наукова думка, 1980. - 262 с.

81 Малорацкий Л.Г., Явич Л.Р. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях. - М.: Сов. радио, 1972. - 232 с.

82 Маттей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Т.1. / Пер. с англ. под общей ред. Л.В. Алексеева и Ф.В. Кушнира. - М.: Связь, 1971. - 440 с.

83 Машковцев Б.М., Фальковский О.И. Анализ многополюсников СВЧ: Учеб.пособие / ЛЭИС. Л.: Изд. Ленинград, электротехнич. ин-та связи, 1987. - 63 с.

84 Монзинго P.A., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986. - 445 с.

85 Неганов В.А., Павловская Э.А., Яровой Г.П. Излучение и дифракция электромагнитных волн / Под ред. В.А. Неганова - М.: Радио и связь, 2004.

- 264 с.

86 Нечаев Ю.Б., Борисов Д.Н., Пешков И.В. Алгоритм формирования диаграммы направленности кольцевой антенной решетки, устойчивый к многолучевому распространению и нестационарным источникам помех // Изв. вузов. Радиоэлектрон. - 2011. - Т. 54. - № 11. - С. 26 - 34.

87 Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ. - М.: Мир, 1981. - 304 с.

88 Орешкин В.И., Лялин К.С., Чиркунова Ж.В. Особенности проектирования цифровых антенных решеток // Изв. вузов. Электрон. - 2008. - № 4. -С. 36-41.

89 Ортега Дж., Пул У. Введение в численные методы решения дифференциальных уравнений / Пер. с англ. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.

- 288 с.

90 Панкова М.А., Нечаев Ю.Б. Цифровые антенные решетки: проблемы и пути их решения // Всероссийская научно-практическая конференция курсантов, слушателей, студентов, адъюнктов и соискателей «Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны и защищенных телекоммуникационных систем», Воронеж, 2008: Сборник материалов. - Воронеж, 2008. - С. 74 - 76.

91 Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика. - М.: Радио и связь, 2000. - 536 с.

92 Попов В.Л. Основы теории цепей. - М.: Высш. школа, 1985. - 495 с.

93 Р. Г. Лайонс. Цифровая обработка сигналов. М.: Бином, 2006.

94 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.

95 Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. - М.: Радио и связь, 2003. - 200 с.

96 Сазонов Д.М. Основы матричной теории антенных решеток. В сб.: Научно-методические статьи по прикладной электродинамике. - 1983. - Вып.6. -С. 111-162.

97 Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ / Под ред. Д.М. Сазонова. - М.: Высш. Школа, 1981. - 295 с.

98 Самойленко В.И., Шишов Ю.А. Управление фазированными антенными решетками. - М.: Радио и связь, 1983. - 240 с.

99 Свидетельство о государственной регистрации на Программный комплекс «SAMANT» № 2013614026.

100 Свидетельство о государственной регистрации на Программный комплекс «SCATER» № 2013614027.

101 Силаев М.А., Брянцев С.Ф. Приложение матриц и графов к анализу СВЧ устройств. - М.: Сов. радио, 1970. - 248 с.

102 Трофимов А.П. Расчет тока, наведенного в земле элементарным вибратором, методом интегрального уравнения // Вестник СОНИИР. - 2005. -№ 3 (9). - С. 74 - 77.

103 Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток: Учеб. Пособие для вузов/ Под ред. Д.И. Воскресенского. Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Радиотехника, 2012.-744 с.

104 Фельд Я.Н., Бененсон JI.C. Антенно-фидерные устройства. - 4.2. -М.: изд. ВВИА им. Жуковского, 1959.

105 Фельдштейн A.JI., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. - М.: Связь, 1971. - 388 с.

106 Франк Ф., Мнзес Р. Дифференциальные и интегральные уравнения математической физики. - JI.-M.: ОНТИ, 1937. - 998 с.

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

108 Хансен Р.С. Фазированные антенные решетки. Второе издание. -М.: Техносфера, 2012.-560 с.

109 Хемди А. Таха. Глава 3. Симплекс-метод // Введение в исследование операций = Operations Research: An Introduction. — 7-е изд. — М.: «Вильяме», 2007. — С. 95-141. — ISBN 0-13-032374-8.

110 Шилов А.А., Белоусов О.А., Кольтюков Н.А. Информационно-управляющая система согласующими устройствами кольцевых фазированных антенных решеток декаметрового диапазона // Радиотехника. - 2011. - № 12. -С. 53-59.

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

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

113 Brennan L.E., Reed I.S. Theory of adaptive radar // IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems, 1973, Vol.9, No.2, p. 237-252.

114 C. Oestges and B. Clerckx, "MIMO Wireless Communications: From Real-World Propagation to Space-Time Code Design", Academic Press (Elsevier), Oxford, UK, April 2007, 480 pages, ISBN: 978-0-123-72535-6

115 Chang Chia-Chan, Chin Ting-Yueh, Wu Jen-Chieh, Chang Sheng-Fuh. Novel design of a 2.5-GHz fully integrated CMOS Butler matrix for smart-antenna systems // IEEE Trans. Microwave Theory and Techn. - 2008. - V. 56. - № 8. - P. 1757-1763.

116 Chen S., Ahmad N.N., Hanzo L. Adaptive minimum bit-error rate beam-forming // Wireless Communications, IEEE Transactions, Volume: 4 , Issue: 2. -2005, pp 341-348

117 E. B. Hogenauer. An economical class of digital filters for decimation and interpolation // EEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, ASSP - vol. 29 № 2, pp 155-162, April 1981.

118 Hamid U., Qamar R.A., Waqas K. Performance comparison of timedomain and frequency-domain beamforming techniques for sensor array processing // Applied Sciences and Technology (IBCAST), 11th International Bhurban Conference. - 2014, pp 379-385

119 Ouyang J. A circularly polarized switched-beam antenna array // IEEE Antennas and Wireless Propag. Lett. - 2011. - № 10. - P. 1325 - 1328.

120 Pertila P., Tinakari A. Time-of-arrival estimation for blind beamforming //Digital Signal Processing (DSP), 18th International Conference. - 2013, pp 1-6

121 ShahbazPanahi S., Gershman A.B., Zhi-Quan Luo, Kon Max Wong. Robust adaptive beamforming for general-rank signal models //Signal Processing, IEEE Transactions Volume: 51 , Issue: 9. - 2003, pp 2257-2269

122 Shi wen Yang, Zaiping Nie, Feng Yang. Synthesis of low sidelobe planar antenna arrays with time modulation // Microwave Conference Proceedings, Asia-Pacific Conference Proceedings, Volume: 3. - 2005

123 The Path to 4G Mobile. - Communications Week International, Issue 260, 5 March 2001.

124 Vaskelainen L.I. Constrained least-squares optimization in conformai array antenna synthesis // IEEE Trans. Ant. and Prop. - 2007. - V. 55. - № 3. - P. 859 -867.

125 Wells M.C. MESAR adaptive nulling/digital adaptive architectures // Adaptive Antennas, IEE Colloquium. - 1990, pp 2/1-2/4

126 Wenjin Wang, Shi Jin, Fu-Chun Zheng, Maximin SNR Beamforming Strategies for Two-Way Relay Channels // Communications Letters, IEEE, Volume: 16 , Issue: 7. - 2012, pp 1006-1009.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДН КАР НА ОСНОВЕ БАЭ.

Рисунок А.1 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (0.4Я0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (ар = 0°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/0= 3 МГц при

сухой земле

...,.....1-у

... 0.9-

• V--' ... .0.8-

.... 0.7-.....;.....

.0.6- • . .. /

150 / /••.,-• у ■•...••■'•;•' • • ; '■•■/ •■. зо

/■.,,■■ _/■■• ./ '■•.,.■•• \ 0.5- -¿...^

/ ''''':-•../'■'■.<:'' 'V'"*'- -.0.4-• • .••""■у-' '*;■:"*' \ '•

г-/.../

>-■!.../ '/• -Л' ' '....А--

ш [...¡.¿.Щ::::;;^ I Гй

ГО.! ¡ИМ

210 ' .

•' 330

240

300

Рисунок А.2 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (0.4Л0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (ср = 0°, 0 = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 6 МГц при

сухой земле

150

180

10.90.80.70.60.5,0.4-_ 0.3— (3.20.1—,

30

210

330

240

300

210 " ' 150

Рисунок А.З - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом И=40 м. (0.4Я0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (<р = 0°, 0 = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 9 МГц при

сухой земле

...........1-......

. 0.9-......./„.^ /"■■■•.._

. 0.8-....../......

\ ... 0.7-.....'v

.•'"'■•/ .0. 150 / /•,,' >;" ч..--: '

•-. ..■•"'■. ч 30

180

,'••../ л,/ --,..---.. .0.5—•• •-....{ /•,,/ '-...-ч / / ''.:-•.,./ 'X ./-О-И "М- /"':< ';>:"' ... Ч' \

у'.

210 \ 'у ■•.. ..■•■ч /

/ 330

240

300

Рисунок А.4 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (0.4А0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (ср = 0°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте /0= 3 МГц при

идеально проводящей земле

120 .,-■•■"'•' Г '""Г"-'-.. во

.....1-0,9-............. / '"■■.._

. :0.8- • ../..... '''••..

'' \ ... 0.7-- ••..'. ... /' *'•••••'.. '"'>•:'' \

240 ""'•......./ 300

330 ••••..........:.....30

'■,...... . 0.9-------^....._ /

......

'>;'"" .>■•'" \......0.7-...../ "'у:'' ''••■.

Рисунок А.5 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом ЕЪ=40 м. (0.4А0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования {(р = 0°, 0 = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 6 МГц при

идеально проводящей земле

Рисунок А.6 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом Я=40 м. (0.4Я0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования {ср = 0°, ® = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 9 МГц при

идеально проводящей земле

/ • „V . /-ил ... / •

ш | 1 ) П о

2хо \ 'у'Ч_ ! А.■•■•■"''''■. ..--'ч / ззо

240 ""••■■..../...... i .............""'* 300

V, /......;...........'-. .У' _>:'

2x0 '""'-■■...!.......!.............-'"'" 150

Рисунок А.7 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом Ы=40 м. (0.4Л0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (ср = 0°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте /0= 3 МГц при

влажной земле

330

1-1 ..........

...'•" '•. . 0.9-:.......

30

300 .

,•■" V'" '■.....■•\o-8~i....../-.../

>.;••'" .....у"-,-;. ''•>•;'

/''"'■>■'"' .X' XX.. х

^ 60

270 (■ 1 1

90

240

—' л.-*'*' ....................»•""'

■• 120

210

150

Рисунок А.8 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (0.4Л0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования = 0°, 0 = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 4.5 МГц при

влажной земле

Рисунок А.9 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (0.4Л0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (ср = 0°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 6 МГц при

влажной земле

Рисунок А. 10 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (0.4Я0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования {(р = 0°, & = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 7.5 МГц при

влажной земле

1...... • 1-

\ ........0.9-......;...... /

„л-о.вЧ.......-... /"'*-•■/

150

/ '>;;" ; . 0.7-.....i......^ ■>■.^

.•■'-'■../ /"'"-..''''''■••.■•■''С 0-5- г..-Ч, \.,Л

/ '':-•-. .■•'"'■•.•:'" V"'-. . ..0.4—••• • д Ч/ \ Ч'Ч

30

I П"1.....\

210

330

240

300

Рисунок А. 11 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (0.4Я0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (<р = 0°, ® = 70 ) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 9 МГц при

влажной земле

Рисунок А. 12 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом Я=40 м. (0.4А0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (<р = 0°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 10 МГц при

влажной земле

240

300

Рисунок А.13 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (0.4А0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования ((р = 0°, 0 = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 12 МГц при

влажной земле

Рисунок А. 14 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (0.4Л0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае бокового формирования {(р = 22.5°, 0 = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/0= 3 МГц при

влажной земле

150

\ \ 30

180

•-••/. ;'У--. /'■••.'••. о.з- у- .:, 'X >

N ! N 0

210

,-'ч ■■■■/ / 330

'".......:......

240

300

270 г

90

240

.....

210

150

Рисунок А. 15 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (0.4Л0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае бокового формирования (ср = 22.5°, 0 = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 6 МГц при

влажной земле

150

180 г

210 '

330

30

300

...................

.....Л.0.Н......./'

..• • ' Л • ''... • -0.8-......

,.••' >;•' ..У \......о.7-......;.....у '"••/..

••'' X. X:'X. \

'. 60

270 г-

90

240

120

210

150

Рисунок А. 16 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=40 м. (ОЛЛ0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае бокового формирования (<р = 22.5°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 9 МГц при

Рисунок А. 17 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом И=40 м. (0.41о) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (<р = 0°, © = 70°) максимума излучения с горизонтальной поляризацией на частоте/= 7 МГц при

влажной земле

150

180

10.9— 0.80.70.6— 0.5- • 0.4- • _ 0,3- - . Р.2-- . 0,1- ч

30

210

330

240

300

Рисунок А. 18 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом И=40 м. (0.4Д0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (ср = 0°, © = 70°) максимума излучения с горизонтальной поляризацией на частоте/= 9 МГц при

влажной земле

Рисунок А. 19 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 13=13.3 м. (ОАЛ0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (<р = 0°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/0= 9 МГц при

влажной земле

150

...., • 1- • .. .. .1-0.94 ■ л-" \ ...10.8- ■ .....0.7-

о.б- •

\ .40.4-•

'ч х'ч о.з—

180

210

/ ' > ••;'.' Л-Х 9-2-

.......V"'-'""'' '"'л

30

.:•■•■'■••• 1 ; 1

330

240

300

300

330

....... 1-

.,..10.9—1

0.7-

ч; у \ ;-,о.4---. •• . /"ч .>''' ■. /

30

У ' .. . -.0.8- • ...... /

■•'"ч/ X . . .0.6—!•••.. / / ., '••..••"••.

Л../ л, Л .ХХ-<И-х--/ХХХХ . Д

60

270 г--г

Ч.....; Щргг\ 1мм)

90

240 ч

120

210

150

Рисунок А.20 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=13.3 м. фЛХ0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (<р = 0°, 0 = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 18 МГц при

210 i \.....-•'■"" 150

Рисунок А.21 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=13.3 м. (0.4А0) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (<р = 0°, ® = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 27 МГц при

влажной земле

120 60

•......... 0.9-.......; •■ •.._

.....'

..■•' ').:' ' Х"'\......'0.7-4.....'>;' X.

/'••■/' >•'.' '••. .0.6—х >•'..

/-.../ /-,/' • . 0.5- : ./ / ' ../ \,.х,

/ / "Х., /"'x \ .40.4--- ... X/ \Х,;.''* \ \

А../.. / \ \.хХ

210 \ Х-"'\ X.Х"''Х.Д I / 330 240 '" "'•■■•.../...... ! ......■■•■"""* 300

270

Х,;-Х А-- / "Г'"-

240

120

210

150

Рисунок А.22 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=65 м. (0.65Я«) с ориентацией элементов типа Х-Ро1 в случае центрального формирования (<р = 0°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 6 МГц при

Рисунок А.23 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом Я=40 м. (0.4А0) с радиальной ориентацией элементов в случае центрального формирования (<р = 0°, ® = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/= 6 МГц при

влажной земле

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИ КАР НА ОСНОВЕ ТАЭ

Рисунок Б.1 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=44 м в случае центрального формирования (<р = 0°, 0 = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/0 = 4 МГц при сухой земле. КНД 12 дБ.

150

180

■ 0.9-* 0.80 70.6.0.5— • ,0.4-'

о.з-0 2-

':0 'Ш:

30

^ 0

210

330

240 "■•••...,. .;..■■■•"" 300

Рисунок Б. 2 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом И=44 м в случае центрального формирования ((р = 0°, 0 = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/0 = 17 МГц при сухой земле. КНД 14 дБ.

Рисунок Б.З - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом К=44 м в случае центрального формирования (<р - 0°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/0= 30 МГц при сухой земле. КНД 16 дБ.

Рисунок Б.4 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом К=44 м в случае центрального формирования (<р = 0°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/0= 4 МГц при влажной земле. КНД 13 дБ.

Рисунок Б.5 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом 11=44 м в случае центрального формирования (<р = 0°, ® = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/0= 10,5 МГц при влажной земле. КНД 15,5 дБ.

210 ...... :........150

Рисунок Б.6 - ДН в азимутальной (верхний график) и меридиональной (нижний график) плоскостях КАР радиусом R=44 м в случае центрального формирования (<р = 0°, © = 70°) максимума излучения с эллиптической поляризацией на частоте/0= 17 МГц при влажной земле. КНД 16,5 дБ.

30

300

; / ; г-н.....

270 х-х-'ч'-'-ь---^;;!::^

60

Н 90

240

120

••V"

210

150