Многоэлементные излучатели с секторной диаграммой направленности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Пропастин Алексей Алексеевич

• Пропастин Алексей Алексеевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Пропастин Алексей Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Излучатели и антенны с секторной диаграммой направленности

1.1 Амплитудно-фазовое распределение

1.2 Обзор и анализ существующих решений

1.3 Основные характеристики излучателей с секторной диаграммой направленности

1.4 Идеальные характеристики элемента в решетке

1.5 Требования к электрическим характеристикам диаграмм направленности облучателей коллиматоров

1.6 Требования к излучателям для сверхкороткоимпульсной радиолокационной станции

1.7 Выводы по Главе

Глава 2 Выбор метода синтеза секторной диаграммы направленности, формируемой плоской антенной решеткой волноводных излучателей

2.1 Сравнительный анализ методов синтеза секторной диаграммы направленности

2.2 Анализ аппроксимаций целевой секторной диаграммы направленности для синтеза излучающей системы

2.3 Выводы по Главе

Глава 3 Разработка излучателя с секторной диаграммой направленности в Е- и Н-плоскостях

3.1 Разработка методики расчета излучателя с секторной диаграммы направленности в Е- и Н-плоскостях

3.2 Математическая модель для расчета волноводно-щелевого направленного ответвителя

3.3 Расчет матрицы рассеяния однокаскадной шахматной схемы возбуждения с учетом отражений от направленного ответвителя

3.4 Расчет амплитудно-фазового распределения на входе схемы возбуждения для отклоненного луча

3.5 Расчет допусков на электрические параметры ответвителей

3.6 Постановка и решение задачи расчета направленных ответвителей для диаграммообразующей схемы

3.7 Построение излучателя на базе диаграммообразующей схемы

3.8 Исследование коэффициента отражения на входе схемы возбуждения

3.9 Расчет конструкции излучателя

3.10 Электродинамическое моделирование

3.11 Выводы по Главе

Глава 4 Варианты практического применения излучателя

4.1 Конструкция многоэлементного излучателя

4.2 Разработка ряда излучателей для укомплектования коллиматора на различные диапазоны частот

4.3 Разностные и парциальные диаграммы направленности

4.4 Применение излучателя в антенной системе многофункциональных радиолокационных комплексов региональных аэродромов

4.5 Практические рекомендации

4.6 Выводы по Главе

Общие выводы

Список сокращений и условных обозначений

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Многоэлементные излучатели с секторной диаграммой направленности»

ВВЕДЕНИЕ

При разработке радиотехнических систем различного назначения в настоящее время применяют технические решения на основе фазированных антенных решеток (ФАР). Повышение требований к тактико-техническим характеристикам радиотехнических систем приводит к усложнению устройств, входящих в их состав. В процессе совершенствования приемно-передающих и антенных трактов возникает необходимость разработки новых излучателей, удовлетворяющих более жестким техническим требованиям.

Отсутствие побочных интерференционных максимумов множителя решетки в области видимости является основным условием выбора межэлементного расстояния элементов ФАР. Для уменьшения числа дорогостоящих управляемых элементов в ФАР и, таким образом, снижения общей стоимости радиотехнической системы одним из технических решений является использование разреженной антенной решетки или подрешеток из неуправляемых элементов. В случае разреженной антенной решетки (АР) отклонение луча от нормали приводит к быстрому росту уровня побочных максимумов и быстрому снижению коэффициента усиления (КУ) антенной решетки в соответствии с формой диаграммы направленности (ДН) элемента или синфазной подрешетки. В случае использования подрешетки из неуправляемых элементов в ДН АР возникают лепестки квантования, уровень которых при отклонении луча значительно увеличивается. Применение излучателей с секторной ДН позволяет уменьшить лепестки квантования, возникающие при организации подрешеток как в ФАР, так и в активных фазированных антенных решетках (АФАР). Деление антенной системы АФАР на подрешетки или организация «разреженной» АР осуществляется для упрощения конструкции антенной системы, ее облегчения и удешевления. Возникновение лепестков квантования, в свою очередь, значительно уменьшает сектор сканирования, что дает повод к использованию излучателей с секторной ДН.

Также одной из причин применения излучателей с секторной ДН в АФАР является уменьшение рассогласования излучателей при сканировании [1]. При

4

использовании излучающих элементов с изотропной ДН вследствие их взаимного влияния в области сканирования луча могут возникнуть слепые зоны, в которых происходит полное отражение излучаемой мощности обратно в приемно-передающий канал модуля АФАР. Последствиями подобной ситуации может быть выход из строя от одного до группы модулей, если превышен порог срабатывания защитного устройства приемника. Таким образом, использование излучателей с секторной ДН позволяет решить ряд проблем при построении радиолокационных систем (РЛС) на базе АФАР.

Развитие измерительной техники требует создание высококачественных коллиматорных стендов, обеспечивающих высокую равномерность электромагнитного поля в рабочей зоне и более эффективное использование площади коллиматора. Важным элементом коллиматорных стендов является облучатель зеркала коллиматора, который может обеспечить большую рабочую зону с требуемыми характеристиками электромагнитного поля. Этими характеристиками являются неравномерности по фазе и амплитуде, которые в современных коллиматорах достигают единиц градусов и десятых долей децибел. Таким требованиям наиболее удовлетворяет излучатель с секторной диаграммой направленности, поэтому разработка этих излучателей представляет практический интерес.

Другим применением подобных излучателей могут быть разреженные АР с модульным построением. ДН такого излучателя должна обеспечивать подавление дифракционных лепестков при соблюдении требуемого уровня боковых лепестков (УБЛ) в секторе сканирования луча.

Антенны с секторными ДН (иначе контурными или столообразными) широко используются в качестве облучателей гибридных зеркальных и линзовых антенн, облучателей коллиматоров и активных ФАР, а также излучателей ФАР с небольшим сектором сканирования луча. Такие излучатели позволяют создать амплитудно-фазовое распределение (АФР) поля, отличающееся высокой равномерностью в сочетании с необходимым резким спадом уровня поля на краях апертуры, а облучатели - добиться необходимого резкого спада уровня поля на

краях апертуры с учетом краевых эффектов. При использовании излучателей с секторной диаграммой в качестве излучателей ФАР подавляются дифракционные лепестки или лепестки квантования, повышается равномерность коэффициента усиления ФАР в пределах сектора электрического сканирования луча и появляется возможность уменьшения числа фазовращателей в АР. Кроме того, такие излучатели в составе зеркальных антенн могут формировать косекансную ДН, что дает возможность их применения в многофункциональных интегрированных РЛС региональных аэродромов, входящих в системы управления воздушным движением. Таким образом, исследование и разработка многоэлементных излучателей с секторной диаграммой направленности представляет собой актуальную научно-техническую проблему.

Вопросы формирования секторной ДН, а также методы синтеза отражены в следующих монографиях [2-17].

Исследованию проблем повышение качества синтезированных секторных ДН и уменьшению уровня боковых лепестков были посвящены следующие работы [11, 12, 15, 18, 19, 16, 20-36].

Проблемы разработки конструкции излучателей, формирующих секторные ДН, отражены в работах [37- 49].

Исследованием и разработкой диаграммообразующих схем, которые в том числе дают хорошие результате по формированию секторных ДН, занимались следующие ученые: С.П. Скобелев [2, 17, 38, 39, 40, 41, 42, 20, 43], Д.М. Сазонов [50], Мейлоу, Франк и другие.

Наибольших успехов в настоящее время в области проектирования АР с секторными и парциальными ДН добился российский ученый С.П. Скобелев. Вопросами формирования ДН, и в том числе секторных, а также методами синтеза антенн занимались многие отечественные исследователи: Е.Г. Зелкин [4, 7, 8, 5], В.Ф. Кравченко [5, 6], В.Г. Соколов [7], Л. Д. Бахрах [51], С. Д. Кременецкий [51], А.А. Пистолькорс, Я.Н. Фельд [1], А.Ф. Чаплин [52] и др., и зарубежные исследователи: S. Butterworth, A. Ksienski [12], D.R.K. Brayton, S.W. Director, G.D. Hachtel, L. Vidigal, P.M. Woodward, O.M. Bucci и др. Разработка и проектирование

излучающих систем, формирующих секторные ДН, также отражены в работах следующих отечественных исследователей: Н.А. Бея [44, 45], В.Н. Митрохина [44, 45, 53, 54], Ю.Б. Нечаева, В.М. Крехтунова, Ю.С. Русова [47, 46], С.Е. Банкова, В.А. Калошина, Е.В. Овчинниковой [55], С.Г. Кондратьевой [138] и др.

Помимо этого, имеется широкий спектр работ, охватывающих исследования повышения качества синтезированных секторных ДН и уменьшения УБЛ, а также совершенствования диаграммообразующих схем, позволяющих формировать секторные диаграммы требуемого качества. Развитие данного направления исследований можно наблюдать по многочисленным докладам на международных конференциях об успехах и новых разработках в данной области. Однако существенное влияние характеристик направленных ответвителей на формируемое диаграммообразующей схемой АФР и определяемую им ДН излучателя требует поиска альтернативных научно-технических решений и усовершенствования методик расчета таких излучателей.

Объектом исследования в работе является многоэлементный излучатель, формирующий секторную ДН в Е- и Н-плоскостях и содержащий диаграммообразующую схему возбуждения на базе волноводно-щелевого делителя мощности с излучающими элементами в виде открытых концов волноводов, влияние элементов матрицы рассеяния направленных ответвителей схемы возбуждения на основные электрические характеристики ДН излучателя.

Предмет исследования - электрические характеристики секторной ДН: ширина главного лепестка ДН, УБЛ, неравномерность поля в области вершины главного лепестка ДН, коэффициенты передачи и отражения на входах и выходах направленных ответвителей схемы возбуждения.

Цель работы - исследование и разработка многоэлементных излучателей, формирующих двумерные секторные ДН в двух ортогональных плоскостях с требуемой шириной главного лепестка и неравномерностью поля в пределах заданного сектора углов.

Для достижения указанной цели решаются следующие задачи:

1. Анализ различных способов аппроксимации целевой секторной ДН и синтез АФР в раскрыве многоэлементного излучателя.

2. Разработка методики расчета матрицы рассеяния однокаскадной шахматной схемы возбуждения многоэлементного излучателя с учетом реальных характеристик направленных ответвителей.

3. Нахождение матрицы рассеяния волноводно-щелевого направленного ответвителя с учетом коэффициента отражения и коэффициента передачи в развязанное плечо.

4. Разработка методики расчета и конструкции многоэлементного излучателя, формирующего секторную ДН в двух ортогональных плоскостях.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Впервые исследовано влияние различных способов аппроксимации целевой секторной ДН на основные электрические характеристики синтезированной ДН линейного излучателя и обоснован выбор кусочно-линейной аппроксимации с независимыми параметрами верхнего и нижнего спадающих участков главного лепестка ДН при решении задачи синтеза АФР в раскрыве многоэлементного излучателя.

2. Предложена методика расчета матрицы рассеяния однокаскадной шахматной схемы возбуждения с учетом коэффициента отражения и коэффициента передачи в развязанное плечо направленных ответвителей.

3. Решена задача нахождения матрицы рассеяния волноводно-щелевого направленного ответвителя с применением декомпозиции устройства на элементы связи и регулярные участки.

Методы исследования. В основу решения задач анализа характеристик поля излучения электродинамических структур положена система уравнений Максвелла. Для решения электродинамических задач использовался метод проекционного сшивания полей электромагнитного поля на границе частичных областей. Синтез секторной ДН проводился с помощью метода интеграла Фурье, метода парциальных ДН и метода изменяющихся проекций. Оптимизация разработанных математических моделей проводилась по методу

деформированного многогранника. Для анализа СВЧ элементов и их соединений использовался метод декомпозиции.

Теоретическая значимость исследования заключается в получении новых научных результатов в части методики расчета матрицы рассеяния однокаскадной шахматной схемы возбуждения с учетом коэффициентов отражения и передачи в развязанное плечо направленных ответвителей, которая позволяет рассчитывать АФР многоэлементного излучателя с плоским раскрывом. Предложенная методика дает возможность назначать допуски на электрические характеристики направленных ответвителей для однокаскадной шахматной схемы возбуждения и одновременно обеспечивать требуемое значение ширины главного лепестка ДН.

Практическая значимость заключаются в следующем.

1. Полученная матрица рассеяния волноводно-щелевого направленного ответвителя позволяет определять электрические параметры направленного ответвителя с использованием матриц рассеяния отдельных щелей связи и может применяться при расчете многоэлементного излучателя с секторной ДН.

2. Применение кусочно-линейной аппроксимации верхнего и нижнего спадающих участков главного лепестка целевой секторной ДН с независимыми параметрами аппроксимации верхнего и нижнего спадающих участков главного лепестка ДН позволяет синтезировать секторную ДН с низким УБЛ для излучателей с малым числом элементов.

3. Созданы компьютерные программы, реализующие методику расчета многоэлементного излучателя, формирующего секторную ДН в Е- и Н-плоскостях и выполненного на базе шахматной схемы возбуждения. Предложенные программы позволяют ускорить процесс разработки и моделирования излучателя.

4. Предложена методика, позволяющая назначать допуски на электрические характеристики направленных ответвителей для однокаскадной шахматной схемы возбуждения и одновременно обеспечивать требуемые значения ширины главного лепестка и УБЛ ДН излучателя.

5. Предложена конструкция излучателя на базе раскрыва из открытых концов прямоугольных волноводов, обеспечивающая формирование секторной ДН в Н- и

Е-плоскостях, отличающаяся простотой сборки и пригодная для изготовления с использованием современных технологических процессов.

Обоснованность и достоверность полученных в диссертации результатов обеспечивается:

- строгой постановкой граничных условий;

- использованием известных методов решения электродинамических задач;

- сравнением результатов, полученных различными методами при решении одной и той же электродинамической задачи;

- проверкой сходимости полученных численных результатов;

- сравнением с имеющимися в рецензируемой литературе результатами научных исследований.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- X Всероссийской научно-технической конференции «Метрология в радиоэлектронике», 20-22 июня 2016 г., г. Менделеево;

- 22-й международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь», 19-21 апреля 2016 г., г. Воронеж;

- The International Scientific Conference Radiation and scattering of electromagnetic waves RSEMW, IEEE Antennas and Propagation Society, 26-30 June 2017, Gelendzhik, Russia;

- 11-й международной научно-технической конференции «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2018), 7-10 октября 2018 г., г. Суздаль;

- 6-ой Всероссийской Микроволновой конференции, 28-30 ноября 2018 г., г. Москва;

- 30-й Международной научно-технической конференции «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии», 6-12 сентября 2020 г., г. Севастополь;

- XXVIII международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь», 27-29 сентября 2022 г., г. Воронеж;

- XХ Международной научно-практической конференции «Инновационные, информационные и коммуникационные технологии», 1-

10 октября 2023 г., г. Махачкала.

Публикации. Содержание диссертации отражено в 16 научных работах [48, 95, 96, 117, 125, 126, 127, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 137, 138], опубликованных в рецензируемых научных журналах и изданиях. Из них 6 работ [48, 96, 117, 125, 130, 131] опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России по научной специальности 2.2.14, и одна работа в изданиях, индексируемых базой данных Scopus [128].

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа содержит введение, 4 главы, выводы по каждой главе, общие выводы по диссертационной работе и список источников, включающий 143 наименований. Работа изложена на 181 листах машинописного текста и содержит 108 рис. и 8 табл.

Личный вклад автора состоит в разработке варианта кусочно-линейной аппроксимации целевой секторной ДН для синтеза ДН методом интеграла Фурье; в разработке методики расчета матрицы рассеяния однокаскадной шахматной схемы возбуждения с учетом коэффициентов отражения и коэффициентов передачи в развязанное плечо направленных ответвителей; в разработке и исследовании конструкции облучателя с секторной ДН на базе подрешетки из открытых концов прямоугольных волноводов; разработке методик и соответствующих компьютерных программ, позволяющих ускорить процесс разработки и моделирования излучателей с секторной ДН для антенных решеток; в исследовании и применении предложенной методики для построения ряда излучателей, позволяющих укомплектовать стенд для коллиматорных измерений антенн.

Внедрение результатов диссертационной работы. Методы синтеза ДН для реализации АФР в волноводно-щелевых антенных решетках и плоских ФАР, компьютерные программы, реализующие методику расчета многоэлементного излучателя, конструкция многоэлементного излучателя с секторной диаграммой направленности, полученные при выполнении диссертационной работы, внедрены

в АО «НПП «Салют» и ОАО «Завод Магнетон». Алгоритмы и соответствующие компьютерные программы, позволяющие ускорить процесс разработки и моделирования излучателей с секторной диаграммой направленности, используются на кафедре «Радиоэлектронные системы и устройства» МГТУ им. Н.Э. Баумана в учебном процессе по дисциплинам «Метрология и радиоизмерения», «Прикладная электродинамика композитных сред», в курсовом проекте по дисциплине «Антенны и устройства СВЧ». Материалы диссертации, методики и компьютерные программы активно применялись при модернизации курсов, актуализации заданий и введении новых разделов теории и практики для студентов кафедры (акты в приложении).

Работа соответствует следующим пунктам паспорта научной специальности 2.2.14:

- решение внешних и внутренних дифракционных задач электродинамики для анализа и синтеза высокоэффективных антенн и микроволновых устройств, определения их предельно-достижимых характеристик, возможных путей построения и т. д;

- исследование характеристик антенн и микроволновых устройств для их оптимизации и модернизации, что позволяет осваивать новые частотные диапазоны, обеспечивать электромагнитную совместимость, создавать высокоэффективную технологию и т. д;

- исследование и разработка новых антенных систем, активных и пассивных микроволновых устройств, в том числе управляющих, фазирующих, экранирующих и других, с существенно улучшенными параметрами;

- исследование и разработка метрологического обеспечения проектирования, производства и эксплуатации антенных систем и микроволновых устройств.

На защиту выносятся следующие положения:

1.Применение кусочно-линейной аппроксимации верхнего и нижнего спадающих участков главного лепестка целевой секторной ДН, формируемой малоэлементной антенной решеткой, позволяет уменьшить СКО синтезированной ДН от целевой.

2. Предложенные выражения для нахождения матрицы рассеяния позволяют вычислять амплитудно-фазовое распределение, формируемое в раскрыве многоэлементного излучателя с помощью однокаскадной шахматной схемы возбуждения, что дает возможность исследовать влияние параметров направленных ответвителей, входящих в схему возбуждения, на характеристики формируемой многоэлементным излучателем ДН.

3. Предложенная методика анализа и расчета излучателя позволяет получать секторную ДН одновременно в Е- и Н-плоскостях с требуемыми значениями ширины главного лепестка и уровня боковых лепестков.

Глава 1 Излучатели и антенны с секторной диаграммой направленности

1.1 Амплитудно-фазовое распределение

В последнее время интерес к разработке излучателей с секторной ДН значительно возрос. Появление множества статей на данную тему подтверждает актуальность продолжения исследований в данном направлении. В научной периодической литературе можно найти множество конструкций излучателей, формирующих ДН, которые по тем или иным параметрам можно отнести к секторным. Общий принцип методологии разработки данных конструкций заключается в реализации в излучающей апертуре излучателя амплитудного распределения вида (1.1):

зЦж*), (1Л)

Ж • X

где х - координата раскрыва излучателя.

Формирование АФР (1.1) возможно с помощью: антенных подрешеток на основе пассивного многополюсника, волноводных структур с несколькими типами волн, антенн вытекающей волны со слоем диэлектрика над апертурой, диэлектрических стержней, а также решеток элементарных излучателей. Остальные способы или повторяют вышеперечисленные, или являются их комбинацией.

1.2 Обзор и анализ существующих решений

Рассмотрим существующие конструкции излучателей с секторной ДН. На Рис. 1.1, а представлен диэлектрический стержневой излучатель [56]. Излучатель состоит из диэлектрического стержня (1, на Рис. 1.1, а), диэлектрической биконической втулки (2, на Рис. 1.1, а), ребристого фланца (3, на Рис. 1.1, а), круглого волновода (4, на Рис. 1.1, а), который запитывается волной Н11. ДН такого излучателя может быть представлена как сумма ДН стержня

и втулки, которая имеет воронкообразную форму с минимумом в направлении указанной оси. На Рис. 1.1, б) представлена ДН в Е-плоскости.

-30

-10

-20

-90 -70 -50 -30 -10 10 30 50 -70 9 [град]

а)

б)

Рис. 1.1. Диэлектрический стержневой излучатель (а) и его диаграмма

направленности (б)

Такой излучатель позволяет получить оптимальную по форме ДН (Рис. 1.1) со столообразной вершиной по уровню минус 1 дБ в Е- и Н-плоскостях в полосе частот ±7% [56]. Несмотря на достаточно хорошие характеристики излучателя, остается не до конца разработанная теория расчета параметров конструкций излучателя. Использование диэлектрической втулки и вставки с разными значениями диэлектрической проницаемости будут влиять на повторяемость характеристик излучателя при его серийном производстве.

Антенна обратного излучения (Рис. 1.2, а) состоит из диэлектрического конуса (1 на Рис. 1.2, а), возбуждаемого круглым волноводом (2 на Рис. 1.2, а), заполненным диэлектриком и отражателя - сосредоточенного преобразователя типов волн (3 на Рис. 1.2, а) в виде симметричной неоднородности [44, 45].

Рис. 1.2. Антенна обратного излучения (а) и ее диаграмма направленности (б)

Р/Ртах

-90 -70 -50 -30 -10 10 30 50 -70 9 [град]

а)

б)

С помощью преобразователя типов волн подбирается такое соотношение амплитуд и фаз типов волн в излучающих сечениях конуса, чтобы добиться требуемой диаграммы направленности. Результирующая ДН представляет суперпозицию излучаемых полей апертур, каждая из которых является окрестностью критического сечения диэлектрического конуса для определенного типа волн. Диаграмма направленности, формируемая таким излучателем осесимметрична, и практически не зависит от поляризации излучения (Рис. 1.2, б) [45]. В Е-плоскости амплитуда неравномерности вершины главного лепестка превышает 1 дБ, а УБЛ в Н-плоскости предположительно составляет минус 10 дБ. Полоса рабочих частот данного излучателя составляет 10% при КСВ менее 1,2 [45].

Волноводно-диэлектрический излучатель (Рис. 1.3) (ВДИ) выполнен в виде антенны бегущей волны на коаксиально-диэлектрическом волноводе (1, на Рис. 1.3, б) [57]. Конструктивно облучатель представляет собой диэлектрический стержень (2, на Рис. 1.3, б), окруженный цилиндром (3, на Рис. 1.2, б) из того же материала. Изменяя размеры диэлектрического стержня, можно получить требуемую диаграмму направленности излучателя. Такая конструкция облучателя позволяет получать вершину главного лепестка ДН практически плоской формы с шириной порядка (12-30)° по уровню мощности (0,1-0,5) дБ в узком (около 4%) диапазоне частот (Рис. 1.3,б) [57].

а) б)

Рис. 1.3. Волноводно-диэлектрический излучатель (а) и его диаграмма

направленности (б)

Конструкция антенны вытекающей волны Фабри-Перо включает в свой состав излучатель (1, на Рис. 1.4, а), расположенный под слоем диэлектрика

(2, на Рис. 1.4, а) или импедансного слоя (3, на Рис. 1.4, а) на заданном расстоянии (¿о, на Рис. 1.4, а) (Рис. 4, а). Столообразная ДН достигается путем возбуждения нескольких вытекающих типов волн между металлической поверхностью и подложкой [58]. На Рис. 1.4, б кривая 1 соответствует ДН в Е-плоскости, кривая 2 - ДН в Н-плоскости.

а) б)

Рис. 1.4. Антенна Фабри-Перо (а) и ее диаграмма направленности (б)

Диаграмма направленности, формируемая таким излучателем осесимметрична, и практически не зависит от поляризации излучения (Рис. 1.4, б), но имеет четко выраженный провал в центре, величина которого достигает уровня менее минус 1 дБ. Полоса рабочих частот данного излучателя составляет 10% при КСВ менее 1,2 [58].

Р(в) [дБ]

а)

-80 -60 -40 -20 0 20 40

б)

60

80 8 [град]

Рис. 1.5. Излучатель на основе многоуровневой дисковой структуры, окруженной диэлектрическим кольцом (а) и его ДН (б)

Многоуровневая дисковая решетка, окруженная диэлектрическим кольцом, представляет собой многоуровневую решетку из дисков, возбуждаемую

микрополоском и окруженную диэлектрическим кольцом (Рис. 1.5, а). Относительная диэлектрическая проницаемость кольца 2,05.

Данная структура позволяет добиться столообразной ДН шириной 40° и рабочей полосой 8% на центральной частоте 10 ГГц (Рис. 1.5, б) [59]. Здесь обозначено: 1 - ДН в Е-плоскости; 2 - ДН в Н-плоскости.

Дисковую структуру возбуждает микрополосок, формирующий электромагнитное поле с линейной поляризацией. Амплитудное распределение по дисковой решетке формируется за счет электромагнитного поля взаимной связи. Распределение токов на возбуждающем микрополоске воздействует на многоуровневую дисковую структуру и диэлектрическое кольцо и формирует столообразную диаграмму направленности. В отсутствие диэлектрического кольца излучатель имеет высокий коэффициент усиления. Параметры облучателя определяются с помощью алгоритмов оптимизации.

Преимуществами приведенного излучателя являются легкость изготовления и низкий уровень УБЛ ДН, большая ширина главного лепестка ДН по уровню минус 1 дБ (при апертуре 1,5к она составляет 38°). Высокая экономическая эффективность достигается, применением излучателя в сервисах ближнего действия, где испытывается сильный недостаток частотного и пространственного ресурса. Данный излучатель работает на линейной поляризации, уровень кроссполяризации соответствует минус 24 дБ по отношению к основной поляризации. Недостатками являются узкий рабочий диапазон частот (8%), смещенный максимум главного лепестка ДН и отсутствие аналитического алгоритма синтеза, позволяющего определять размеры дисков решетки и расстояние между ними.

Теперь рассмотрим формирование секторной ДН с помощью подрешетки элементарных излучателей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пропастин Алексей Алексеевич, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фельд Я.Н., Бененсон Л .С. Антенны сантиметровых и дециметровых волн. Часть 1. М.: ВВиА, 1955. 207 с.

2. Скобелев С.П. Фазированные антенные решетки с секторными парциальными диаграммами направленности. М.: Физматлит, 2010. 318 с.

3. Дворкович В.П., Дворкович А.В. Оконные функции для гармонического анализа сигналов. М.: Техносфера, 2014. 112 с.

4. Синтез антенн на основе атомарных функций / Е.Г. Зелкин, В.Ф. Кравченко; под ред. В.Ф. Кравченко. М.: Радиотехника, 2003. 72 с.

5. Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф. Задачи синтеза антенн и новые методы их решения. М.: Радиотехника, 2002. 72 с.

6. Кравченко В.Ф., Масюк В.М. Новый класс фрактальных функций в задачах анализа и синтеза антенн. М.: Радиотехника, 2002. 72 с.

7. Зелкин Е.Г., Соколов В.Г. Методы синтеза антенн: Фазированные антенные решетки и антенны с непрерывным раскрывом. М.: Сов. радио, 1980. 296 с.

8. Зелкин Е.Г. Построение излучающей системы по заданной диаграмме направленности. М.: Энергоиздат, 1963. 271 с.

9. Mailloux R.J. Phased array antenna handbook. Boston: Artech House, 2018. 547 p.

10. Bird T. Fundamentals of aperture antennas and arrays. New York: John Wiley & Sons, 2016. 449 p.

11. Ares F., Elliott R., Moreno E. Design of planar arrays to obtain efficient footprint patterns with an arbitrary footprint boundary // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1994. Vol. 42. No. 11. P. 1509-1514.

12. Ksienski A. Maximally flat and quasi-smooth sector beams // IRE Transactions on Antennas and Propagation. 1960. Vol. 8. P. 476-484.

13. Petrolati D., Angeletti P., Toso G. Linear Arrays with Maximally Flat Beams // 32nd Antenna Workshop, Antennas for Space Applications (Noordwijk, The Netherlands). 2010. P. 1.

14. Sequential Quadratic Programming optimization of Skobelev Networks / D. Petrolati, P. Angeletti, A. Morini, G. Toso // Antennas for Space Applications, ESA/ESTEC (Noordwijk, The Netherlands). 2010. P. 553-554.

15. Sidelobe Optimization of Skobelev Networks / D. Petrolati, P. Angeletti, A. Morini, G. Toso // 2010 IEEE International Symposium on Phased Array Systems & Technology (Boston, USA). 2010. P. 940-945.

16. Radiation Pattern Optimization of Skobelev Networks / D. Petrolati, P. Angeletti, A. Morini, G. Toso // 4th European Conference on Antennas and Propagation (Barcelona, Spain). 2010. P 1-5.

17. Skobelev S.P., Makeev I.A. Some features of shaping narrow flat-topped radiation patterns by overlapped subarrays in limited-scan waveguide phased array antennas // 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation (Paris). 2017. P. 11011105.

18. Guodong H., Wei W., Biao D. Perturbation alternating projections method for pattern synthesis of phased array antenna // 5th Global Symposium on Millimeter Waves. 2012. P. 385-388.

19. Limited scan array antenna systems with sharp cutoff of element pattern: pat. US4041501 A / R. Frazita, A. Lopez, R. Giannini, 3a™. 10.07.75; patented 09.08.77.

20. Skobelev S. Some Features of the Overlapped Subarrays Built Up of Beam-Forming Matrices for Shaping Flat-Topped Radiation Patterns // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2015. Vol. 63. No. 12. P. 5529-5535.

21. Zhang Y., He W., Hong W., Song Z. Flat topped radiation pattern synthesis based on FIR filter concept // 2017 IEEE Asia Pacific Microwave Conference (Malaysia). 2017. P. 751-754.

22. Levy S., Shavit R. Improved Orchard-Elliott pattern synthesis algorithm by pseudo-inverse and LMS // 21st IEEE Convention of the Electrical and Electronic Engineers in Israel (Tel-Aviv). 2000. P. 29-32.

23. Radiation pattern synthesis using hybrid fourier-woodward-lawson-neural networks for reliable MIMO antenna systems / E. Ghayoula [et al.] // 2017 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics. 2017. P. 3290-3295.

24. Radiation pattern control and synthesis for the generation of OAM-beams / K. Liu, Y. Cheng, Y. Qin et al. // 2016 Progress Electromagnetic Research Symposium (Shanghai). 2016. P. 2202-2205.

25. Eirey-Perez R., Rodriguez-Gonzalez J., Ares-Pena F. Synthesis of Array Radiation Pattern Footprints Using Radial Stretching, Fourier Analysis, and Hankel Transformation // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012. Vol. 60. No. 4. P. 2106-2109.

26. Gomez-Tornero J., Martinez-Ros A., Verdu-Monedero R. FFT Synthesis of Radiation Patterns With Wide Nulls Using Tapered Leaky-Wave Antennas // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2010. Vol. 9. P. 518-521.

27. Hyneman R., Johnson R. A technique for the synthesis of shaped-beam radiation patterns with approximately equal-percentage ripple // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1967. Vol. 15. No. 6. P. 736-743.

28. Generalisation of genetic algorithm and fast Fourier transform for synthesising unequally spaced linear array shaped pattern including coupling effects / P. You, Y. Liu, K. Xu et al. // IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2017. Vol. 11. No. 6. P. 827-832.

29. Phase-Only Pattern Synthesis for Linear Antenna Arrays / J. Liang, X. Fan, W. Fan et al. // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2017. Vol. 16. P 3232-3235.

30. Flat-Top Footprint Pattern Synthesis Through the Design of Arbitrary Planar-Shaped Apertures / A. Aghasi, H. Amindavar, E. Miller, J. Rashed-Mohassel // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2010. Vol. 58. No. 8. P. 2539-2552.

31. D'Urso M., Isernia T. Solving Some Array Synthesis Problems by Means of an Effective Hybrid Approach // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2007. Vol. 55. No. 3. P. 750-759.

32. Sauleau R., Bares B. A complete procedure for the design and optimization of arbitrarily shaped integrated lens antennas // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2006. Vol. 54. No. 4. P. 1122-1133.

33. Curletto S., Trucco A. On the shaping of the main lobe in wide-band arrays // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2005. Vol. 52. No. 4. P. 619-630.

34. Array antenna system: pat. US4321605 A / Alfred R. Lopez, заявл. 29.01.80; patented 23.03.82.

35. MDAS-DR antenna with flat-topped radiation pattern / S. Eom, J. Yun, S. Jeon, C. Kim // 2007 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (Honolulu). 2007. P. 4885-4885.

36. Knittel G., Hessel A., Oliner A. Element pattern nulls in phased arrays and their relation to guided waves // Proceedings of the IEEE. 1968. Vol. 56. P. 1822-1836.

37. Фазированная антенная решетка: а.с. 995172 А СССР / Г. А. Полухин. Заявл. 13.04.81; опубл. 07.02.83. Бюл. №5.

38. Линейная антенная решетка для сканирования в ограниченном секторе: а.с.

1337955 А1 СССР / В.Д. Коротков, С.П. Скобелев. Заявл. 04.07.1985; опубл. 15.09.1987. Бюл. №34.

39. Линейная антенная решетка для сканирования в ограниченном секторе: а.с.

1337956 А1 СССР / В.Д. Коротков, С.П. Скобелев. Заявл. 04.07.1985; опубл. 15.09.1987. Бюл. №34.

40. Линейная антенная решетка для сканирования в ограниченном секторе: а.с.

1337957 А1 СССР / В.Д. Коротков, С.П. Скобелев. Заявл. 04.07.1985; опубл. 15.09.1987. Бюл. №34.

41. Антенная решетка для сканирования в ограниченном секторе: а.с. 1541692 А1 СССР / Ю.Б. Дубров, В.Д. Коротков, С.П. Скобелев. Заявл. 01.04.1988; опубл. 07.02.1990. Бюл. №5.

42. Фазированная антенная решетка: а.с. 1566436 А1 СССР / С.П. Скобелев. Заявл. 27.04.1987; опубл. 23.05.1990. Бюл. №19.

43. Skobelev S. P. On the use of beam-forming matrices for building overlapped subarrays with flat-topped radiation patterns // 2015 9th European Conference on Antennas and Propagation (Lisbon). 2015. P. 1-3.

44. Митрохин В.Н. Методы оценки сфокусированного электромагнитного поля // Электромагнитные волны и электронные системы. 2005. Т. 10. № 7. С. 5260.

45. Бей Н.А., Митрохин В.Н. Исследование многомодовых антенн обратного излучения // Антенны. 2005. Вып. 10 (101). С. 42-47.

46. Крехтунов В.М., Русов Ю.С. Исследование диэлектрических излучателей для фазированных антенных решеток. // 13-я Международная Крымская конференция «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии» (Севастополь). 2003. С. 382-384.

47. Русов Ю.С. Исследование и разработка излучающих систем фазированных антенных решеток с волноводно-диэлектрическими излучателями и моноимпульсным пространственным возбуждением: автореферат ... канд. техн. наук. Моск. гос. техн. универ. им. Н.Э. Баумана. Москва, 2012. 16 с.

48. Митрохин В.Н., Можаров Э.О., Пропастин А.А. Облучатель Ка-диапазона волн с секторной диаграммой направленности // Антенны. 2015. № 9 (220). С. 3-8.

49. Optimization Procedure for Planar Leaky-Wave Antennas With Flat-Topped Radiation Patterns / F. Scattone, M. Ettorre, R. Sauleau et al. // In IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2015. Vol. 63. No. 12. P. 5854-5859.

50. Сазонов Д.М. Многоэлементные антенные системы. Матричный подход. М.: Радиотехника, 2015. 144 c.

51. Методы измерений параметров излучающих систем в ближней зоне / Л.Д. Бахрах, С.Д. Кременецкий, А.П. Курочкин и др. Л.: Наука, 1985. 272 с.

52. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.: Радио и Связь, 1983. 296 с.

53. Митрохин В.Н. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Рудомино, 2010. 208 с.

54. Влияние осцилляций поля в рабочей области коллиматора на точность измерения электрических параметров антенн / В.Н. Митрохин, Э.О. Можаров, Ю.С. Русов // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (КрыМиКо 2015): матер. 25-й междунар. Крымской конф. (Севастополь, Россия). 2015. Т. 1. C. 427428.

55. Формирование секторной диаграммы направленности и анализ статистических характеристик волноводной антенной решетки / Е.В. Овчинникова, С.Г. Кондратьева, П.А. Шмачилин и др. // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2021. Т. 185. № 6. С. 25-37.

56. Можаров Э.О. Исследование качества работы зеркального коллиматора Ка-диапазона волн с использованием тестовых антенн // Молодежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 2. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/550923.html (дата обращения 03.04.2024).

57. Вечтомов В.А., Голубцов М.Е., Можаров Э.О. Зеркальный коллиматор миллиметрового диапазона волн // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2012. C. 303-312.

58. A flat-topped leaky-wave source for phased arrays with reduced scan losses / F. Scattone, M. Ettorre, R. Sauleau, N. Fonseca // The 8th European Conference on Antennas and Propagation (Netherlands). 2014. P. 1220-1224.

59. Eom S., Kim S., Yook J. Multilayered disk array structure surrounded by a dielectric ring for shaping a flat-topped radiation pattern // IEEE antennas and wireless propagation letters. 2008. Vol. 7. P. 374-376.

60. Балабуха Н.П., Башарин А.А. Исследование электромагнитных полей в рабочей зоне коллиматора МАК-5 // Журнал радиоэлектроники. Электронный журнал. 2005. №5.

61. Вамберский М.В., Абрамов В.П., Казанцев В.И. Конструирование ферритовых развязывающих приборов СВЧ. М.: Радио и связь, 1982. 136 с.

62. Банков С.Е. Электромагнитные кристаллы. М.: Физматлит, 2010. 352 с.

63. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука 1989. 544 с.

64. Электродинамика и распространение радиоволн / Неганов В. А., Осипов О.В., Раевский С.Б., Яровой Г.П. // под ред. В.А. Неганова и С.Б. Раевского. М.: Радиотехника, 2009. 744 с.

65. Голубева Н.С., Митрохин В.Н. Основы радиоэлектроники сверхвысоких частот. 2-е изд., стер. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 486 с.

66. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. Для радиотехнических спец. вузов. М.: Высш. шк, 1988. 432 с.

67. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток / Д.И. Воскресенский, В.И. Степаненко, В.С. Филиппов [и др.]; под. ред. Д. И. Воскресенского. М.: Радиотехника, 2003. 631 с.

68. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток / Воскресенский Д.И., Степаненко В.И., Филиппов В.С. [и др.]; ред. Воскресенский Д.И. - 4-е изд., перераб. и доп. М.: Радиотехника, 2012. 741 с.

69. Антенны и устройства СВЧ (Проектирование фазированных антенных решеток) / Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Грановская Р.А., [и др.]; ред. Воскресенский Д.И. М.: Радио и связь, 1981. 430 с.

70. Mutual Coupling Reduction in Microstrip Patch Antenna Arrays Using Parallel Coupled-Line Resonators / K.S. Vishvaksenan, K. Mithra, R. Kalaiarasan, K.S. Raj // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2017. Vol. 16. P. 2146-2149.

71. Wexler A. Solution of Waveguide Discontinuities by Modal Analysis // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Year: 1967. Vol. 15, Iss. 9, P. 508 - 517.

72. Mailloux R. Reduction of mutual coupling using perfectly conducting fences // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. March 1971. Vol. 19. P. 166-173.

73. Li W., Liu Y., Li Y. Meta-material based mutual coupling reduction of circularly polarized array // IEEE International Symposium on Antennas and Propagation (APSURSI). Fajardo. 2016. P. 511-512.

74. Hessel A., Knittel G. A loaded ground plane for the elimination of blindness in a phased-array antenna // Antennas and Propagation Society International Symposium. Austin. TX. USA. 1969. P. 163-169.

75. Kong J.A. Electromagnetic wave theory. Canada. John Wiley & Sons, Inc, 1986. 667 p.

76. Mailoux R.J. Phased array antenna handbook. 2nd ed. Boston, London: Artech House Inc, 2005. 508 p.

77. Chan-Hee P., Eun-Suk Y., Hae-Won S. Reduction of mutual coupling between closely spaced microstrip antennas with H-shaped isolation wall // Progress in Electromagnetic Research Symposium (PIERS). Shanghai. 2016. P. 5055-5055.

78. Reduction of Mutual Coupling Between Patch Antennas Using a Polarization-Conversion Isolator / Y.F. Cheng, X. Ding, W. Shao, et al. // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2017. Vol. 16. P. 1257-1260.

79. El-Moazzen Y.S., Shafai L. Mutual Coupling Between Parallel Plate Waveguides // IEEE G-MTT International Microwave Symposium, Boulder. CO. USA. 1973. P. 281283.

80. Miller S. Coupled wave theory and waveguide applications // Bell system technical journal. 1954. № 33 (3). P. 661-791.

81. Sajjad H., Khan S., Arvas E. Mutual coupling reduction in array elements using EBG structures // International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium - Italy (ACES). Florence. 2017. P. 1-2.

82. Mutual coupling reduction of microstrip antenna array using metamaterial absorber / Q.L. Zhang, Y.T. Jin, J.Q. Feng, X. Lv, et al. // IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes for RF and THz Applications (IMWS-AMP). Suzhou. 2015. P. 1-3.

83. Zaghloul A., MacPhie R. On the removal of blindness in phased antenna arrays by element positioning errors // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1972. Vol. 20. P. 637-641.

84. Lee S.W. Impedance matching of an infinite phased array by dielectric sheets // Electronics Letters. 1966. Vol. 2. No. 10. P. 366-368.

85. Kuravatti P., Rukmini T.S. Reduction of mutual coupling in antenna arrays using periodic structures // IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT). Bangalore. 2016. P. 14-16.

86. Антенны и устройства СВЧ (Проектирование фазированных антенных решеток) / Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Грановская Р.А., [и др.]; под ред. Д.И. Воскресенского. М.: Радио и связь, 1981. 430 с.

87. Марков Г.Т. Сазонов Д.М. Антенны. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1975. 527 с.

88. Амитей Н., Галиндо В., Ву Ч. Теория и анализ фазированных антенных решеток / Пер. с англ. / Под ред. А.Ф. Чаплина. М.: Мир, 1974. 456 с.

89. Вайнштейн, Л. А. Электромагнитные волны / Л. А. Вайнштейн. М.: Радио и связь, 1988. 440 с.

90. J. A. Stratton. Electromagnetic Theory. Mc-Graw Hill New York, 1941. 684 p.

91. Автоматизированное проектирование устройств СВЧ / В.В. Никольский [и др.]. М.: Радио и связь, 1982. 272 с.

92. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. В 3 т. Т. 2. М.: Физматлит, 2016. 800 с.

93. Устройства СВЧ / Д.М. Сазонов, А.Н. Гридин, Б. А. Мишустин; под ред. Д.М. Сазонова. М.: Высшая школа, 1981. 294 с.

94. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз, 1963. 1100 с.

95. Русов Ю.С., Пропастин А.А. Исследование синтеза секторной диаграммы направленности методом разложения по нечетным функциям Матье // СВЧ-Техника и телекоммуникационные технологии. 2020. №1-2. С. 176-177.

96. Русов Ю.С., Пропастин А.А. Применение нечетных функций Матье для синтеза секторной диаграммы направленности многоэлементного излучателя // Радиостроение, 2021. №3. С. 1-12.

97. Davies T., McLachlan N. Theory and Application of Mathieu Functions // Math. Gaz. 1947. С. 401.

98. Singiresu S. Rao. Engineering Optimization: Theory and Practice. John Wiley & Sons, inc, 2009. 848 p.

99. Foundations for Microwave Engineering; by Robert E. Collin. 2nd edition, Jan 5, 2001. 944 p.

100. Немоляев А.И., Кущев И.М. Волноводно-полосковый направленный ответвитель и его применение на СВЧ // 17-я научно-техническая конференция ВНИИРТ. 2007. С. 320-323.

101. Marcuvitz N. Waveguide Handbook. NY: McGraw-Hill, 1951. 428 p.

102. Антенны, СВЧ-устройства и их технологии / Ю.Б. Нечаев, В.И. Николаев, Р.Н. Андреев и др.; под ред. Ю.Б. Нечаева, В.И. Николаева. Воронеж: ОАО Концерн «Созвездие», 2008. 629 с.

103. Устройства СВЧ и антенны / Д.И. Воскресенский, В.Л. Гостюхин, В.М. Максимов и др.; под ред. Д.И. Воскресенского. М.: Радиотехника, 2016. 555 с.

104. Альтман Дж. Устройства сверхвысоких частот / под ред. И.В. Лебедева. М.: Мир, 1968. 487 с.

105. Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот. М.: Советское радио, 1965. 782

с.

106. Антенны УКВ / Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин; под. ред. Г.З. Айзенберг М.: Связь, 1977. Ч. 1. 380 с.

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

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

109. Коган Н.Л., Машковцев Б.М., Цибизов К.Н. Сложные волноводные системы. Л.: Судпромгиз, 1963. 355 с.

110. Гостиев В.И., Конин В.В., Мацепура А.Л. Линейные многоканальные устройства сверхвысоких частот. Киев: Радиоматор, 1997. 316 с.

111. Extending the Cascading by Pairs of Multiport Generalized Scattering Matrices for Characterizing the Connected Ports / E. Diaz Caballero, A. Belenguer, H. Esteban et

al. // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. Nov. 2014. Vol. 24. No. 11. P. 733-735.

112. Скосырев В.Н., Осипов М.Л. Особенности и свойства сверхкороткоимпульсной радиолокации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 1999. №4. С. 21-30.

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

114. Esteban J., Rebollar J. Generalized scattering matrix of generalized two-port discontinuities: application to four-port and nonsymmetric six-port couplers // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1991. Vol. 39/ Iss. 10. P. 17251734.

115. James R. The Generalized Scattering Matrix Techniqueb // Antenna Laboratory, 1964. 92 p.

116. Krylov's Solver Based Technique for the Cascade Connection of Multiple -Port Multimodal Scattering Matrices / A. Belenguer, E. Caballero, H. Esteban et al. // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2013. Vol. 61. Iss. 2. P. 720-726.

117. Русов Ю.С., Пропастин А.А. Исследование матрицы рассеяния однокаскадной шахматной схемы возбуждения многоэлементного излучателя // Радиостроение. 2021. №4. С. 1-12.

118. Fox A. Wave coupling by warped normal modes // Bell System Tech. 1955. №34. P. 823-852.

119. Weisstein E. Positive Definite Matrix. From MathWorld A Wolfram Web Resource. URL: http://mathworld.wolfram.com/PositiveDefiniteMatrix.html (дата обращения 26.01.2024).

120. Банков С.Е., Курушин А.А. Проектирование СВЧ устройств и антенн с Ansoft HFSS. М.: Родник, 2009. 736 с.

121. Экспериментальное исследование отражений от подстилающей поверхности и селекции в РЛС обзора летного поля / А.Е. Ананенков, Д.В. Марин , В.М. Нуждин и др. // Журнал радиоэлектроники [электронный

журнал]. 2017. №2. URL: http://jre.cplire.ru/jre/feb17/11/text.pdf (дата обращения 27.01.2024).

122. Модульная информационная система обеспечения функционирования транспортных средств нефтегазового комплекса / В.Н. Скосырев, В.А. Усачев, А.И. Ермаков и др. // Нефть, газ и бизнес. 2017. № 2. С. 40-43.

123. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р., Смирнов В.П. Справочник по элементам волновой техники. М.: Советское радио, 1967. 651 с.

124. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования / под ред. Р.Г. Варламова. М.: Советское радио, 1980. 856 с.

125. Митрохин В.Н., Пропастин А.А. Исследование волноводных направленных ответвителей с сильной связью // Антенны. 2017. № 8. С. 67-74.

126. Пропастин А.А., Митрохин В.Н. Излучатели с секторными диаграммами направленности в е- и н-плоскостях. // Метрология в радиоэлектронике.: Тез. докл. X Всероссийской научно-технической конференции (Воронеж). 2016. С. 269-271.

127. Митрохин В.Н., Можаров Э.О., Пропастин А.А. Излучатели с секторной диаграммой направленности для фазированных антенных решеток // Сборник докладов 22-й международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». 2016. Т. 2. С. 937-945.

128. Propastin A.A., Mitrokhin V.N. Synthesis of the Radiating System Forming the Flat-Topped Radiation Pattern with the Most Flat Top // 2017 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). 2017. P. 319-322.

129. Пропастин А.А. Облучатель на базе решетки одномодовых волноводов с секторной диаграммой направленности ка-диапазона волн. // Молодежный научно-технический вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 6. С. 36.

130. Митрохин В.Н., Пропастин А.А. Синтез излучающей системы, формирующей секторную диаграмму направленности с минимизацией эффекта Гиббса // Радиооптика. 2016. № 06. С. 1-13.

131. Митрохин В.Н., Пропастин А.А., Русов Ю.С. Исследование влияния бесконечно проводящей разделительной перегородки на взаимную связь между

двумя плоскопараллельными волноводами // Электромагнитные волны и электронные системы. 2018. Вып. 8. C. 18-26.

132. Пропастин А.А., Русов Ю.С. Анализ характеристик многоэлементного излучателя на основе однокаскадной шахматной схемы возбуждения // Труды 11-й международной научно-технической конференции «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации». 2018. С. 6365.

133. Пропастин А.А., Русов Ю.С. Исследование волноводно-щелевых мостовых устройств в области малых коэффициентов связи // Труды 6-ой Всероссийской микроволновой конференции. 2018. С. 37-39.

134. Пропастин А.А., Русов Ю.С. Анализ матрицы рассеяния последовательного делителя мощности с учетом характеристик его составных частей // Труды 6-й Всероссийской микроволновой конференции. 2018. С. 3436.

135. Обнаружение малоразмерных объектов сверхкороткоимпульсной РЛС / В.Н. Скосырев, В.П. Бакалов, А.В. Коновальцев и др. // Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике. 2007.

136. Радиооптический комплекс для диспетчерских служб региональных аэропортов / В.Н. Скосырев, Г.П. Слукин, С.И. Нефедов и др. // XI Всероссийская научно-техническая конференция «Радиооптические технологии в приборостроении». 2015. С. 104-109.

137. Русов Ю.С., Пропастин А.А. Анализ матрицы рассеяния четырехщелевого волноводного направленного ответвителя // Сборник трудов XXVIII международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». 2022. Т. 4. С. 364-372.

138. Формирование секторной диаграммы направленности / Е.В. Овчинникова, Д.Т. Нгуен, С.Г. Кондратьева и др. // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2022. №4. С. 70-72.

139. Методика расчета рупорных антенн с эллиптической формой раскрыва / В. В. Фам, Е. В. Овчинникова, С. Г. Кондратьева и др. // Всероссийские открытые

Армандовские чтения: Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифрации волн. 2019. С. 601-606.

140. Конов К.И., Климов К.Н. Подавление уровня боковых лепестков в модельной задаче об излучении антенной решетки с заданными парциальными диаграммами // Радиотехника и электроника. 2021. Т. 66. № 6. С. 581-593.

141. Дризе А. Д., Климов К.Н. Электродинамическое моделирование облучателя, поляризатора и селектора поляризации // Антенны. 2020. № 4 (266). С. 63-70.

142. Русов Ю.С., Пропастин А.А. Анализ матрицы рассеяния четырехщелевого волноводного направленного ответвителя // Радиолокация, навигация, связь. Сборник трудов XXVIII международной научно-технической конференции. 2022. Т. 4. С. 364-372.

143. Пропастин А.А., Русов Ю.С. Формирование разностной диаграммы направленности многоэлементного излучателя с помощью однокаскадной шахматной схемы возбуждения // Инновационные, информационные и коммуникационные технологии: Сборник трудов XX Международной научно-практической конференции. 2023. С. 394-397.

О КОНЦЕРН МОРИНФОРМСИСТЕМА-АГАТ

КОРПОРАЦИЯ

МОРСКОГО

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

w

«НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОРЕДПРИНТИЕ «САЛЮТ»

Улица Плеханова, д. в, Москва, РОССИЯ, 111123 ИНН 7720673002 ОКПО 11507819 Электронная почта: [e-mail]

Тел.: [phone] Факс: [phone] КПП 772001001 ОГРН 1097746763102 Интернет-сайт: www.npp-salyut.ru

АКТ

О внедрении результатов диссертационной работы Пропастина Алексея Алексеевича «Многоэлементные излучатели с секторной диаграммой направленности».

Настоящим актом удостоверяю, что результаты диссертационной работы Пропастина A.A. «Многоэлементные излучатели с секторной диаграммой направленности», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.2.14-Антенны, СВЧ-устройства и их технологии, внедрены в АО «НПП «Салют» в работах, направленных на модернизацию серийно выпускаемых PJIC, а именно:

- методы синтеза ДН использованы для получения амплитудно-фазового распределения в волноводно-щелевых антенных решетках и плоских ФАР;

- полученная матрица рассеяния волноводно-щелевого направленного ответвителя с использованием матриц рассеяния отдельных щелей связи использована для расчета направленных ответвителей, входящих в состав циркуляторов, многоканальных делителей и сумматоров мощности для ФАР с частотным сканированием и АФАР;

- компьютерные программы, реализующие методику расчета многоэлементного излучателя, использованы для синтеза и оптимизации амплитудного распределения в волноводно-щелевых ФАР и навигационных антеннах, а также для выравнивания фазового распределения в многоканальных делителях мощности.

Материалы диссертации и методики используются при разработке антенн, излучателей и элементов СВЧ-трактов.

Заместитель генерального директора - директор научного конструкторского центра

Начальник отдела СВЧ устройств научного конструкторского центра

,-i С.С. Коблов

С.В. Жуков

УТВЕРЖДАЮ Первый проректор -проректор по .учебной работе

МГЖУ-им. Н.Э. ана

/ "

«ML»

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Пропастина Алексея Алексеевича в учебном процессе МГТУ им. Н.Э. Баумана

Настоящим актом удостоверяем, что результаты диссертационной работы Пропастина Алексея Алексеевича на тему «Многоэлементные излучатели с секторной диаграммой направленности», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.2.14 - Антенны, СВЧ-устройства и их технологии, а именно:

- решение задачи нахождения матрицы рассеяния волноводно-щелевого направленного ответвителя с применением декомпозиции устройства на элементы связи и регулярные участки;

- методика расчета матрицы рассеяния однокаскадной шахматной схемы возбуждения с учетом коэффициента отражения и коэффициента передачи в развязанное плечо направленных ответвителей;

- алгоритмы и соответствующие компьютерные программы, позволяющие ускорить процесс разработки и моделирования излучателей с секторной диаграммой направленности;

используются на кафедре «Радиоэлектронные системы и устройства» МГТУ им. Н.Э. Баумана в учебном процессе по дисциплинам «Метрология и радиоизмерения», «Прикладная электродинамика композитных сред», «Антенны и устройства СВЧ» для студентов, обучающихся по специальности 11.05.01 - Радиоэлектронные системы и комплексы. Материалы диссертации, методики и компьютерные программы, разработанные Пропастиным A.A.,

активно применяются при модернизации указанных дисциплин, актуализации заданий, введении новых разделов теории и практики, а также при выполнении студентами научно-исследовательских, курсовых и выпускных квалификационных работ.

Руководитель

научно-учебного комплекса «Радиоэлектроника, лазерная

и медицинская техника

Н.В. Барышников

Заведующий кафедрой «Радиоэлектронные системы и устройства»

С.Н. Карутин