Многомодовая волноводная решетка Ван-Атта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат наук Мерглодов, Илья Владимирович

• Мерглодов, Илья Владимирович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Мерглодов, Илья Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2. МНОГОМОДОВАЯВОЛНОВОДНАЯ РЕШЕТКА ВАН-ATTA

2.1. Постановка задачи

2.2. Интегральные соотношения для полей

2.3. Поле нити магнитного тока над идеально проводящей 29 плоскостью

2.4. Поле вспомогательного источника во внутренней 35 области волноводов

2.5. Интегральные уравнения

2.6. Диаграмма рассеяния

2.7. Приближенное решение задачи рассеяния плоской 41 волны на многомодовой волноводной решетке Ван-Атта

2.8. Выводы

3. РЕАЛИЗАЦИЯ МНОГОМОДОВЫХ ВОЛНОВОДНЫХ 60 РЕШЕТОК ВАН-АТТА

3.1. Характеристики рассеяния двумерной ^модели решетки 60 Ван-Атта

3.2. Реализация трехмерных моделей многомодовых решеток 72 Ван-Атта

3.3. Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕШЕТКИ 79 ВАН-АТТА

4.1. Разработка конструкции решетки Ван-Атта

4.2. Описание измерительной установки

4.3. Измерение в БЭК объектов с малой эффективной площадью рассеяния во временной области

4.4. Измерение в БЭК объектов с малой эффективной площадью рассеяния в частотной области

4.5. Результаты экспериментальных исследований

4.6. Выводы ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Многомодовая волноводная решетка Ван-Атта»

ВВЕДЕНИЕ

Одними из основных направлений противодействия радиотехническим

средствам обнаружения являются: противорадиолокационная маскировка

объектов, создание ложных целей, постановки различного рода помех [1]-[15].

С целью обеспечения снижения противорадиолокационной заметности

объектов (в первую очередь летательных аппаратов [16-22]) в США была

создана комплексная программа "Стеле" [16] - [19], продолженная в

последствии практически во всех развитых странах мира на все новые объекты

военного назначения. Общепризнано [23] - [26], что снижение

радиолокационной заметности объектов (снижение эффективной поверхности

рассеяния (ЭПР) - о) необходимо не столько для прямого уменьшения

1

дальности Я действия современных РЛС 4-=) (хотя и эта цель, несомненно,

ус

преследуется), сколько для уменьшения необходимого энергетического потенциала бортовых средств радиоэлектронной борьбы (СРЭБ), затрудняющих обнаружение, идентификацию и успешное наведение высокоточного оружия [1]-[7].

Одним из направлений противорадиолокационной маскировки объектов, создания ложных целей, постановки различного рода пассивных, полуактивных и активных помех могут служить искусственные радиолокационные отражатели [1]-[7], [26] в том числе с управляемыми характеристиками [27], [28] - так называемые интеллектуальные покрытия или обшивки. Искусственные радиолокационные отражатели [6] - это специально созданные устройства для направленного отражения радиоволн. Они используются на объектах и на Земле для управляемого отражения или рассеяния электромагнитных полей и волн. Искусственные отражатели применяются в различных областях техники: в радиолокации, навигации - в

качестве навигационных знаков и маркеров [26], метеорологии, связи и др. В военных целях радиолокационные отражатели могут быть использованы для радиолокационной маскировки объекта, для создания радиолокационных мишеней и помех [1]-[7], [26].

В настоящее время наибольшее применение находят следующие виды искусственных отражателей [1]-[7], [26]: дипольные отражатели, уголковые отражатели, линзовые отражатели, отражатели-антенны, в том числе адаптивные антенные решетки [29], [30].

Дипольные отражатели относятся [1]-[6] к так называемым выбрасываемым средствам РЭБ. Недостатком выбрасываемых ловушек является их кратковременное действие.

Уголковые отражатели и линзовые относятся к внебортовым системам радиопротиводействия [5]. В силу своей громоздкости их использование на летательных аппаратах (ЛА) и космических объектах (КО) по понятным причинам затруднено. В основном они используются в средствах РЭБ как буксируемые ложные цели для защиты кораблей. Линзовые отражатели весьма сложны в изготовлении и требовательны в процессе эксплуатации, а у уголковых отражателей с ростом относительного размера (для обеспечения больших ЭПР) растет требование к точности установки граней [26]. К тому же их сектор углов не превышает ±30°. А у трехгранных отражателей он и того ниже. Более того, оставляет желать лучшего и их коэффициент использования поверхности.

Подробно вопросы использования искусственных отражателей в средствах РЭБ можно найти в работах [1]-[6]. Для эффективного решения вопросов РЭБ необходимы совершенные отражатели: широкополосные и широкоугольные, с возможностью управления РЛХ для создания имитационных и маскирующих помех. При этом немаловажное значение имеют вопросы и технологичности их реализации, а значит в конечном итоге вопросы снижения их стоимости.

Более широкой диаграммы рассеяния, чем у уголковых радиолокационных отражателей, можно добиться в отражателях на основе антенных решеток. Они имеют большой потенциал и применяются в различных областях техники: метрологии, радиолокации и навигации [31]-[35].

Наиболее распространенным типом отражателей среди отражателей-антенн являются решетки Ван-Атта [36], обладающие широкими возможностями по управлению сигналами. Они находят применение и в радиолокации, и в навигации, и в связи [37] - [40].

Большинство исследований по разработке решеток Ван-Атта направлены на улучшение их основных функциональных характеристик - это: увеличение эффективной поверхности рассеяния [1] - [6]; увеличение сектора рабочих углов моностатической диаграммы рассеяния (диаграммы отражения) [41] - [50]; расширение диапазона частот [51]; управление характеристиками рассеянного электромагнитного поля [52], [53]; возможность изменения различных параметров (частота, фаза, поляризация и т.д.) отраженной волны, с целью создания различного рода имитаторов и ложных целей [26].

Разработка высокоэффективных искусственных отражателей на основе решеток Ван-Атта требует дальнейшего улучшения их тактико-технических данных: увеличения сектора углов моностатической диаграммы рассеяния, расширения рабочей полосы частот, что невозможно без углубленного анализа их характеристик излучения и рассеяния. Все это делает такие исследования весьма актуальными.

Как показывает мировой опыт [54] - [59], при создании любой бортовой радиотехнической аппаратуры, а тем более «Стеле»- объектов, на конечном этапе их проектирования невозможно обойтись без их экспериментальной доработки. Несмотря на бурное развиьие САПР СВЧ и таких мощных пакетов как БЕКО, 8СТ и др. [60], численный анализ, а тем более

аналитический, радиолокационных характеристик объектов в целом и их отдельных фрагментов, даже при наличии мощных вычислительных средств,

в полной мере не возможен. В конечном итоге, раньше или позже, приходится прибегать к экспериментальным измерениям.

Натурные испытания объектов сложна и дороги [54] - [58], поэтому измерения объектов и их фрагментов проводят, в основном, в безэховых камерах (БЭК), в том числе в так называемых компактных полигонах, оборудованных специализированным измерительным оборудованием. Если просто БЭК - это достаточно крупное (главное протяженное) помещение, все стены которого покрыты высококачественным радиопоглощающим материалом (РПМ) [54], [55], то компактный полигон [57], [58] оснащен коллиматором, формирующим в рабочей зоне плоскую волну. Наличие коллематора в значительной степени сокращает продольный размер помещения, но из-за своей сложности изготовления и высокой точности настройки, является весьма дорогим измерительным инструментом. Поэтому таких полигонов в стране насчитывпются единицы.

Многие проектируемые объекты, особенно «стелс»-объекты имеют малые уровни отраженного сигнала, соизмеримого с уровнем сигнала, отраженного от стен БЭК (что собственно и является целью «стелс»-технологий), поэтому актуальной являются задача повышения точности измерений радиолокационных характеристик малоотражающих электромагнитные волны объектов.

Целью диссертационной работы исследование возможности достижения максимально широкого углового сектора моностатической диаграммы рассеяния волноводной решетки Ван-Атта; Разработка конструкции такой решетки, численные и экспериментальные исследования ее характеристик в безэховой камере. Повышение точности экспериментальных исследований характеристик рассеяния малоотражающих целей.

Для этого предполагается решить следующие основные задачи:

1. строгое и приближенное решение задач анализа двумерных моделей решетки Ван-Атта на основе многомодовых волноводных излучателей;

2. определить влияние числа передаваемых по линиям связи распространяющихся и нераспространяющихся мод на характеритстики решетки;

3. найти условия обеспечения максимально широкого углового сектора моностатической диаграммы рассеяния волноводной решетки Ван-Атта;

4. разработать макет волноводной решетки Ван-Атта, провести численные и экспериментальные исследования ее характеристик;

5. предложить метод увеличения точности измерения характеристик рассеяния малоотражающих объектов в условиях безъэховой камеры.

Научная новизна диссертационной работы определяется поставленными задачами, предложенными методами их решения и впервые полученными результатами:

1. впервые получено приближенное решение задачи рассеяния двумерных многомодовых волноводных решеток Ван-Атта;

2. впервые исследовано влияние числа распространяющихся и нераспространяющихся мод на амплитудно-фазовые распределения поля в раскрыве излучателей решетки Ван-Атта;

3. впервые исследовано влияние числа распространяющихся и нераспространяющихся мод на характеристики рассеяния решетки Ван-Атта;

4. найдены условия достижения максимально-возможного расширения рабочего сектора углов отражателей на основе решеток Ван-Атта;

5. разработан и исследован численно и экспериментально макет решетки Ван-Атта на основе многомодовых волноводов с максимально широкой моностатической диаграммой рассеяния;

6. предложен метод повышения точности измерения характеристик

рассеяния малоотражающих объектов в условиях БЭК.

Достоверность полученных в работе результатов контролировалась совпадением предложенных строгих решений задач рассеяния с полученными асимптотическими оценками, проверкой сходимости решений их тестированием и физичностью результатов, и подтверждена совпадением численных и экспериментальных данных.

Практическая значимость результатов диссертационной работы.

Предложенные в диссертации методы приближенного электродинамического анализа характеристик рассеяния двумерной модели решетки Ван-Атта, построенной на основе многомодовых волноводных излучателей, позволили найти пути практического расширения рабочего сектора углов моностатической диаграммы рассеяния отражателя до максимально возможного. Предложен метод повышения точности измерения характеристик рассеяния слабоотражающих объектов. Результаты диссертационной работы использованы в НИР №8.2461.2014/К в рамках проектной части государственного задания Министерства образования РФ на тему «Разработка сверхширокополосных антенн и управляемых радиолокационных отражателей», а также в НИР: «Экспериментальные исследования рассеивающих свойств малоразмерных воздушных объектов». Шифр «Возмущение-ЭИ» (х/д №11418, заказчик ОАО «КБ Связь», Ростов-на-Дону).

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Приближенное решение задачи рассеяния плоской волны на двумерной модели решетки Ван-Атта, построенной на основе многомодовых волноводных излучателей;

2. Условия получения максимально широкой моностатической диаграммы

рассеяния волновлодной решетки Ван-Атта;

3. Конструкция макета решетки Ван-Атта с максимально широкой моностатической диаграммой рассеяния;

4. Результатычисленных и экспериментальных исследований характеристик рассеяния многомодовых волноводных решеток Ван-Атта;

5. Метод увеличения точности измерения в условиях БЭК характеристик рассеяния малоотражающих объектов.

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

1. Юханов Ю.В., Мерглодов И.В. Сверхширокополосная антенна для измерения в безэховой камере.// Труды международной научно-технической конференции «РТ-2012», Севастополь, 2012, с. 256.

2. Y Yukhanov, М Orda-Zhigulina, I Merglodov, I Ilyin, G Kostromitin, V Demshvskii. Measurements of Monostatic and Bistatic Radar Cross Section in Anechoic Chamber. 14th International Radar Symposium (IRS), 2013, Dresden, Germany, Print ISBN: 978-3-95404-223-4, 19-21 June 2013, Conference Publications, Volume: 2, p. 947 - 952.

3. Пархоменко Н.Г., Перетятько A.A., Виноградов С.Н., Юханов Ю.В., Мерглодов И.В., Шевченко В.Н. Исследование характеристик рассеяния беспилотных летательных аппаратов. Труды международной научной конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн ИРЭМВ 2013» Таганрог, 2013 с. 366-370.

4. Юханов Ю.В., Мерглодов И.В., Демшевский В.В., Ильин И.В., Орда-Жигулина М.В., Щюнеманн К. Исследование возможности антенных измерений в диапазоне частот 20-300 МГц в условиях безэховой камеры ЦКП «ПЭДиАИ» ЮФУ. Труды международной научной конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн ИРЭМВ 2013» Таганрог, 2013 с. 54-62.

5. Y. V. Yukhanov, T. Y. Privalova, A. Y. Yukhanov, I. V. Merglodov «Scattering Characteristics of Multimode Waveguide VAN-ATTA Array», IEEE APWC 14, IEEE-APS Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Communications, August 3-8, 2014, Palm Beach, Aruba.

Публикации. Результаты работы по теме диссертационного исследования достаточно полно отражены в опубликованных 9 работах, написанных самостоятельно и в соавторстве, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования основных результатов диссертационных исследований и входящих в библиографическую базу Scopus.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения. Она содержит 117 страниц машинописного текста, 51 рисунков и список использованных источников, включающий 106 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и определены методы исследований, показана практическая значимость и научная новизна полученных результатов, сформулированы основные положения и выводы, выносимые на защиту, а также представлено краткое содержание работы.

В первом разделе проведен обзор известных методов анализа характеристик рассеяния решеток Ван-Атта. Рассмотрены вопросы экспериментальных измерений характеристик рассеяния объектов в условиях БЭК и методы повышения точности этих измерений. Намечены направления дальнейших исследований.

Во втором разделе рассмотрено решение задачи рассеяния электромагнитных волн на двумерной модели волноводной решетки Ван-

Атта, построенной на основе многомодовых волноводных излучателей. Решение получено строго и приближенно.

В обоих случаях апертуры излучателей соединены регулярными линиями передачи в виде плоскопараллельных волноводов одинаковой длины /. Исследована взаимосвязь межу излучателями решеток по полупространству над плоскостью решетки и по волноводным трактам. Показано, что с помощью недисперсных волноводов, соединяющих раскрывы излучателей решетки удается расширить угловой сектор до максимально достижимого. Найдены условия достижения максимально-возможного расширения рабочего сектора углов отражателей на основе решеток Ван-Атта. Приведены результаты численных исследований решеток Ван-Атта. Сделаны выводы.

Третий раздел посвящен реализации многомодовых волноводных решеток с сонфазной передачей распространяющихся и нераспространяющихся волн из одних раскрывов в другие, соединенных многомодовыми линиями передачи. Исследовано влияние числа распространяющихся и нераспространяющихся мод на амплитудно-фазовые распределения поля в раскрыве излучателей решетки Ван-Атта. Исследовановлияние числа распространяющихся и нераспространяющихся мод на характеристики рассеяния решетки Ван-Атта. Приведены сравнения результатов численных расчетов для одномодовых волноводных решеток и многомодовых. Сделаны выводы.

В четвертом разделе разработана конструкция макета многомодовой волноводной решетки Ван-Атта с максимально широкой моностатической диаграммой рассеяния. Проведены ее эксперимантальные исследования в условиях БЭК ЦКП ПЭДиАИ на автоматизированном измерительно-вычислительном комплексе (АИВК) ТМСА/1-40/ДБЗ/ТВ-РБ. Получено хорошее совпадение численных и экспериментальных результатов. Исследованы источники погрешности измерения РЛХ в условиях БЭК и предложен метод повышения точности измерения характеристик рассеяния объектов с ЭПР. Близкой к кажущейся ЭПР БЭК.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты работы.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Во введении было показано, что задача проектирования искусственных отражателей, особенно построенных на основе антенных решеток [28], в том числе решеток Ван-Атта [36], является актуальной [1] - [6]. Большинство исследований в данной области направлено на улучшение основных функциональных характеристик отражателя, это: увеличение эффективной поверхности рассеяния; увеличение сектора «рабочих углов» и полосы частот; улучшение управления характеристиками рассеянного поля; возможность изменения таких параметров как частота, фаза, поляризация отраженной волны [26].

1.2. В работе [28] описывается основная концепции отражательных антенных решёток, рассматриваются их основные топологии, их преимущества и недостатки. Эта монография [28] посвящена рассмотрению вопросов проектирования и области применения отражательных антенных решеток, как элементов антенных устройств. Особое внимание в ней уделено построению САПР - ориентированных моделей микрополосковых решеток. Разработаны методы конструктивного синтеза, которые предложено использовать для проектирования модулей интеллектуальных покрытий, создавать реконфигурируемые решетки с управляемыми характеристиками излучения и возможно рассеяния, как самой антенны, так и несущего объекта.

1.3. Среди антенн-отражателей особое место занимают решетки Ван-Атта [36]. На их основе создают устройства, переизлучающие принятый сигнал в обратном направлении, то есть в направлении падающего поля. Описанная в [61] решетка представляет собой широкополосный отражатель, который может использоваться для увеличения дальности систем сотовой и Wi-Fi связи, системах [62], использующих радиочастотную идентификацию (RFID). Они широко используются в радиолокационных системах [26], [63], в качестве

ретрансляторов, имитаторов движущихся целей, в системах предупреждения опасного сближения [64] и т.д.

Впервые способ достижения переизлучения с использованием решетки Ван-Атта был предложен в 1959году [36]. Такая решетка состояла из п пар антенных элементов, расположенных на эквидистантном расстоянии, равном длине или несколько длин волн, от центра решетки. Такая компоновка излучателей вызывает разворот (положительного на отрицательный, отрицательного на положительный) фазы для исходящего сигнала, заставляя его переотражаться в обратном направлении. При условии, что излучатели расположены линейно на одной плоскости и расстояние между элементами решетки одинаково, переизлученный сигнал будет иметь фазу противоположную фазе принимаемого сигнала, и будет иметь место обратное (Retrodirective) переотражение.

1.4. Первые конструкции решеток Ван-Атта были в основном не планарные, а в качестве излучателей были диполи [26]. В статьях [65] - [67] рассматривались решетки Ван-Атта, состоящие полуволновых вибраторов. Их основным недостатком была весьма узкая рабочая полоса частот, обусловленная узкополосностью выбранных излучающих элементов (вибраторных антенн). Однако, вскоре в качестве элементов антенной решетки стали рассматриваться разнообразные типы излучателей, в том числе рупорные антенны [68], [69]. Во всех этих случаях элементы АР не являются плоскими, создавая вместе с фидерным трактом громоздкую структуру, что является одним из недостатков таких конструкций отражателей.

1.5. Решетки Ван-Атта рассматривались как активного, так и пассивного типа [70], [71]. Идея создания активного отражателя Ван-Атта, используя активные компоненты в линии передачи был впервые предложен Bauer [72], который предложил с помощью фазовращателей в линиях электропередачи и выполнять управление переизлучаенным полем.

В то же время, в работе [73] предложен способ, позволяющий изменять угол переизлучения поля путем введения в смеситель линии задержки для сдвига частоты, реализованной в [74].

С момента своего появления эти отражатели [75], в связи с их широкими возможностями по управлению сигналами на данный момент находят широкое применение [73] в радиолокации, навигации и связи [3 - 5], в системах РЭБ [76], в системах идентификации «свой-чужой» [77].

1.6. В последнее время появляются публикации по использованию решеток Ван-Атта не только для узкополосных сигналов, но и для перенаправленного излучения широкополосных импульсных сигналов [51], [78]. В [51] экспериментально подтверждена возможность ретродирективного переизлучения широкополосного импульсного сигнала с помощью решетки Ван-Атта. Рассмотрено влияние симметричного и несимметричного вида соединения элементов решетки на временную форму переизлученного сигнала.

1.7. В работе [79] предложена решетка Ван-Атта одно- и двухслойной конфигурации на основе SIW-топологии, обеспечивающей минимальные потери и уровень паразитного излучения.

Эффективность отражательных АР на практике зависит от типа излучателей, используемых в них в качестве антенного элемента. Использование широкополосных антенн позволяет расширить рабочую область частот. Тем не менее, геометрическое расположение в решетке Ван-Атта ограничивается плоской.

1.8. В работах [80], [81] рассматриваются плоские решетки Ван-Атта на основе печатных антенн. Установлено, что такая АР может создавать отраженное поле как в Е-плоскости, так и в Н- плоскости. Общая картина отраженного поля определяется тремя основными составляющими:

1. переизлученное поле от печатных- антенн ( REPA ),

2. поле рассеяния от печатной антенны ( SFPA ),

3. поле рассеяния от заземления ( SFGP ).

Первые два компонента рассчитаны с помощью метода моментов, а последняя компонента - по методу физической оптики в сочетании с методом эквивалентных токов. Результаты моделирования и эксперимента хорошо согласуются друг с другом.

1.9. В статье [82] приведен новый метод уменьшения ЭПР с использованием модифицированной топологии решетки Ван-Атта. Нулевой набег фазы достигнут путем регулирования длины линий передачи. Данная АР для различных углов падения показывает более низкий уровень ЭПР.

1.10. Как видим, в литературе рассмотрено довольно большое количество работ, посвященных проектированию и исследованию пассивных и активных решеток Ван-Атта, в том числе с управляемыми характеритстиками рассеяния. Но всех объединяет тот факт, что их рабочий угловой сектор определяется четвертой степенью диаграммы направленности используемых излучателей. То же касается и рабочей полосы частот.

1.11. Наиболее близки по направлениям исследований с темой представленной диссертации являются работы [41] - [50]. В них впервые поставлена и решена методом интегральных уравнений (т.е. можно считать строго) задача рассеяния плоской электромагнитной волны на решетках Ван-Атта с излучателями в виде плоскопараллельных волноводов. Рассмотрены две конструкции решетки: излучатели разделены идеально проводящими фланцами и полубесконечными плоскими волноводами. Для двумерной задачи рассеяния на решетке Ван-Атта получено приближенное решение без учета взаимного влияния излучателей через верхнее полупространство и с учетом взаимодействия между элементами через линии передачи только с основным типом волны. Проведены [41] - [50] численные исследования и даны сравнения их диаграмм рассеяния между собой и с приближенным решением. Результаты численных исследований показали [41] - [50], что вид диаграммы рассеяния зависит также от таких факторов, как: размеры раскрыва излучателей (количество существующих распространяющихся в трактах волн); расстояние между излучателями (шаг решетки); ширина крайних

полубесконечных волноводов (расстояние от крайних излучателей до начала металлической части бесконечного фланца).

Вместе с тем, указав на возможность расширение моностатической диаграммы рассеяния в плоских многомодовых волно водных излучателях, авторы не указали практической возможности реализации такого режима работы. Более того, в этих работах [41] - [50] рассмотрены только двумерные модели решеток Ван-Атта.

1.12. Таким образом, остается открытым вопрос практической реализации многомодовых волноводных решеток Ван-Атта. Нет еще приближенного решения задачи рассеяния двумерных многомодовых волноводных решеток Ван-Атта, позволившего бы получить условия расширения ее рабочего сектора углов. Не найдены условия достижения максимально-возможного расширения рабочего сектора углов отражателей на основе решеток Ван-Атта.

Все эти вопросы предстоит решить в последующих разделах данной диссертации.

1.13. Как показано во введении, при создании любой бортовой радиотехнической аппаратуры, а тем более «Стелс»-объектов, существенную роль на всех этапах проектировани [54] - [59] играют вопросы экспериментального исследования разработанных объектов.

Существуют методы исследования радиолокационных объектов на открытых [54] - [56] и закрытых полигонах [54]-^[59].

Особенностью измерения ЭПР на закрытых полигонах [57], [59] является наличие сильных паразитных составляющих отраженных сигналов, на фоне которых необходимо выделить сравнительно не большой полезный сигнал от исследуемого объекта. Существует 3 основных способа разделения сигналов, отраженных от объекта, и паразитных отражений от поверхностей и элементов конструкции закрытых полигонов - безэховых камер (БЭК):

а) векторное вычитание помеховых отражений, предварительно измеренных в пустой камере, из суммарного отраженного сигнала

(реализуется в виде компенсационного канала в аппаратуре или путем последующей математической обработке);

б) использование импульсной модуляции передающего и приемного каналов для аппаратного разделения отраженных сигналов во временной области;

в) преобразование во временную область отраженного сигнала, измеренного в частотной, с последующим выделением (вырезанием) полезного сигнала путем формирования временного окна.

Все эти методы позволяют избавиться от паразитных отражений создаваемых поверхностью камеры, но не убирают отражение от опорно-поворотного устройства, на котором расположен объект.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мерглодов, Илья Владимирович, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба: (Средства и способы подавления и защиты радиоэлектронных систем).-М.: Воениздат, 1981.-320с.

2. Вакин С.А., Шустов Л.Н.Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки.- М.: Советское радио, 1968,-448с.

3. Цветное В.В., Демин В.П., Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба: радиоразведка и радиопротиводействие.—М.: Изд-во МАИ, 1998.— 248 с.

4. Цветное В.В., Демин В.П., Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба: радиомаскировка и помехозащита.—М.: Изд-во МАИ, 1999.—240 с.

5. Филиппо Нери. Введение в системы радиоэлектронной защиты. Перевод с английского языка под редакцией К.И.Фомичева//ОНТИПИ ФГУП «ЦНИРТИ» - 2003.

6. Семенихина Д.В., Юханов Ю.В., Привалова Т.Ю. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы: Учебное пособие.-Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009.-266с.

7. Лагаръкое А.Н., Погосян М.А. Фундаментальные и прикладные проблемы Стеле - технологий. Вестник российской Академии Наук, том 73, №9, с.848 (2003).

8. International Defense Review.- 1995.-28, №1. -С.34-39.

9. Jane's Defence Weekly//1995, December .Advertising Supplement.-Boeing.-P.l-7.

10. Низкочастотная сверхширокополосная PJIC с синтезированной апертурой Carabas. // Ин. печать об экон., науч.-техн. и воен. потенциале государств - участников СНГ и техн. средств, его выявления. Сер. Техн. средства разведывательных служб кап. государств./ ВИНИТИ.-1996.-№3.-С.З.-5. Review.— 1995 .—72, №2,—Р. 54-63. Aviation Week the Space Technology— 1994 .—141, №23 —P. 58,59. Military Technology.— 1994 .— 18, № 5 —P. 63, 65, 67.

11. The CRESO concept/ Peruzzi Luca// Def. Helicopter.-1996.-15,№2.-C.42-44,46.

12. О ходе работ по созданию новых разведывательных беспилотных JIA в США// Ин. Печать об экон., науч.-техн. и воен. потенциале государств -участников СНГ и техн. средств, его выявления. Сер. Техн. средства разведывательных служб кап. государств./ВИНИТИ.-1994.-№7.-С.12-14.

13. Зенитно-ракетные комплексы//Новости зарубежной науки и техники. Сер. Авиация и ракетная техника/ ЦАГИ-1994.-№2-3. - С.33-43.

14. Russia fields "Spiral" ATGN replacement/ Foss Christopher F. //Jane's Def Weekly, - 1994. - 22, № 13. - C. 23.

15. IEEE AES System Magazine.— 1999 .—Ni 2 .— P. 12.

16. Ананьин Э.В., Ваксман P.Г., Патраков Ю.М. Методы снижения радиолокационной заметности//Зарубежная радиоэлектроника. - М., 1994. №45. С. 5-21.

17. Васин A.C. Способы уменьшения ЭПР летательных аппаратов. -Техника воздушного флота.-1986.-.V 1.-С. 33.

18. Дмитриев Ф.К. Работа в США по программе "Стеле".-Зарубежное военное обозрение.-1985.-N 1.-С. 49-51.

19. Aviation Week and Space Technology, 1990, vol. 132, N. 15, pp. 17.

20. Кирсанов В.А. Разработка в США авиационной техники по программе "Стеле".-Зарубежное военное обозрение.-1989.-N З.-С. 40-44.

21. Army presses radar technology//Signal. (USA). - 1995. - 49, №9.-C.7.

22. Лифанов Ю.С., Саблин B.H., Федоринов А.Н., Шапошников В.И. Направления развития современных радиолокационных средств и систем разведки наземных целей// Успехи современной радиоэлектроники 1998, №5,С.3-14. №6,С.3-15, №7.С.З-9.

23. Саблин В.К, Викулов О.В., Меркулов В.И. Авиационные многопозиционные радиолокационные системы многоканального наведения. Разведывательно-ударные комплексы// Успехи современной радиоэлектроники 1998, №9. с.3-31.

24. Канащенков А.И., Меркулов В.И., Самарин О.Ф. Облик радиолокационной системы современного истребителя с учетом состояния и, перспектив развития авиации//Радиотехника, 2000,№1. С.29-36.

25. Осипов М.Л. Сверхширокополосная радиолокация// Радиотехника (Москва).-1995.-№3-C.3-6.

26. Кодак В О. Радиолокационные отражатели// М., «Сов.радио», 1975, 248с.

27. Петров Б.Ы., Семенихин А.И. Управляемые импедансные покрытия и структуры//М.: Зарубежная радиоэлектроника, 1994.-№6,-с.9-16.

28. Обуховец В.А., Касьянов А. О. Микрополосковые отражательные антенные решетки. Методы проектирования и численное моделирование. Монография/ Под ред. В.А. Обуховца.- М.: Радиотехника, 2006.- 240с.:ил.

29. Монзинго Р.А., Миллер Т. У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1986.-448с.

30. Габриэльян Д.Д., Новиков А.Н., Шацкий В.В., Шацкий Н.В. Адаптивная антенная решетка. RU 2466482 С1 10.11.2012.

31. Leong, К. М. К. Н., R. Y. Miyamoto, and Т. Itoh, "Moving forward in retrodirective antenna arrays," IEEE Potentials, Vol. 22, No. 3, 16-21, 2003.

32. Shiroma, W. A., R. Y. Miyamoto, G. S. Shiroma, et al., "Progress in retrodirective arrays for wireless communications," IEEE Topical Conference on Wireless Communication Technology, 80-81, 2003.

33. Roque, J. D., В. T. Murakami, S. S. Sung, et al., "Progress in self-steering antennas for small-satellite networks," Space 2004 Conference and Exhibit, 1-7, 2004

34. Goshi, D. S., К. M. К. H. Leong, and T. Itoh, "Recent advances in retrodirective system technology," IEEE Radio and Wireless Symp., 459^162,2006.

35. Miyamoto, R. Y. and T. Itoh, "Retrodirective arrays for wireless communications," IEEE Microwave Mag., Vol. 3, No. 1, 71-79, 2002.

36. Van Atta L. C. Electromagnetic reflector. USA-Patent, CI. 343-776. № 2908002, filed 1955, patented 1959.

37. Thornton J. Dimensioning a Retro-Directive Array for Communications via a Stratospheric Platform// ETRI Journal, Vol. 24, № 2, April

2002.p. 153-160.

38. W.J. Tseng, S.J. Chung, Chang, K. A Planar Van Atta Array Reflector with retrodirectivity in Both E-Plane and H-Plane, IEEE Trans. On Antennas and Prop., Vol,48, ppl73-175, Feb.2000.

39. Toh B.Y., Fusco V.F. Retrodirective Array Radar Cross-section Performance Comparisons// IEEE 2000 High Frequency Postgraduate Student Colloquium, Sept. 2000, Dublin pp. 65-69.

40. Stephen S. Sung* Justin D. Roque, Blaine Т., Murakami et al. Retrodirective Antenna Technology for CubeSat Networks//2003 IEEE Topical Conference on Wireless Communication Technology and NSF Wireless Grantees Workshop/ Sheraton Waikiki Hotel and Resort Honolulu, Hawaii October 15-17,

2003.

41. Юханов Ю.В., Синявский Т.П., Привалова Т.Ю. Анализ характеристик рассеяния двумерной решетки Ван-Атта// М.: Электромагнитные волны и электронные системы, №5, 2007, с.58-65.

42. Юханов Ю.В., Привалова Т.Ю. Рассеяние плоской волны на двумерной модели решетки Ван-Атта//М.: Антенны, №5, 2007, с.24-30.

43. Юханов Ю.В., Привалова Т.Ю. Рассеяние Н-поляризованной волны на нагруженной решетке плоских волноводов // Излучение и рассеяние электромагнитных волн: Труды Международной научной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ-ИРЭМВ-2007». Т. 1 .-Таганрог, Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. с.55-59.

44. Юханов Ю.В., Привалова Т.Ю., Обуховец В.А. и др. Излучение и рассеяние электромагнитных волн// Радиоэлектронные системы локации и связи. Коллективная монография. М.: Радиотехника, 2007.-72с. 250 экз. стр.23-29.

45. Юханов Ю.В., Привалова Т.Ю. Двумерная решетка Ван-Атта на основе многомодовых плоских волноводов // Материалы Всероссийской

научной конференции «Проблемы совершенствования и управления развитием межведомственной системы вооружения РЭБ». Воронеж, ноябрь 26-28, 2007. с.55-59.

46. Юханов Ю.В., Привалова Т.Ю., Обуховец В.А. и др. Радиоэлектронные системы локации и связи// Коллективная монография. М.: Радиотехника, 2008.-101с.

47. Юханов Ю.В., Привалова Т.Ю., Обуховец В.А. и др. Излучение и рассеяние электромагнитных волн// Коллективная монография. М.: Радиотехника, 2008.^104с.

48. Юханов Ю.В., Привалова Т.Ю., Болов Р.Б. Дифракция плоской Е-поляризованной волны не решетке Ван-Атта// Труды Международной НК «Излучение и рассеяние ЭМВ ИРЭМВ-2009». Таганрог-Дивноморское, 26 июня-2 июля 2009, с.83-87.

49. Юханов Ю.В., Привалова Т.Ю., Рассеяние плоской Н-поляризованной волны на решетке Ван-Атта с импедансным фланцем// М.: «Электромагнитные волны и электронные системы», №7, 2009 г. с.66-69.

50. Yukhanov Y.V., Yukhanov A.Y., Privalova T.Y. Plane wave scattering on Van-Atta electromagnetic reflector// Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), 2011 International Conference on. Torino, Italy, 12-16 Sept. 2011, page(s) 347-350.

51. Бутрым А.Ю., Казанский О.В., Колчигин H.H. Решетка Ван-Атта из расширяющихся щелевых антенн (РЩА) для широкополосных импульсных сигналов//Успехи современной радиоэлектроники, 2005, №5, с.60-64.

52. Юханов Ю.В., Федосов В.П. Имитация доплеровского смещения частоты и влияние смещения на моноимпульсную PJIC// «Информационно-телекоммуникационные технологии»// Всероссийская научно-техническая конференция. Сочи, 19-26 сентября 2004г., Тез.докл.—М.: Изд-во МАИ, 2004. с.87-88.

53. Юханов Ю.В., Костромитин Г.И., Смирнов Е.А., Чекрыгин А.Э. Управляемый отражатель на основе решетки Ван-Атта// Всероссийская НТК

«Направления совершенствования методов и средств снижения заметности для разработки перспективных образцов вооружения и военной техники»/тезисы докладов, г. Воронеж, 2006. с. 101-106.

54. Е.Н. Майзельс, В.А. Торгованов Исследование характеристик рассеяния радиолокационных целей. - М.: Сов. радио, 1972, 233с.

55. Мицмахер М.Ю., Торгованов В.А. Безэховые камеры СВЧ. - М.: Радио и связь, 1982.-128с.

56. V.G. Borkar, A. Ghosh, R.K. Singh, and N. Chourasia «Radar Cross-section Measurement Techniques», Defence Science Journal, Vol. 60, No. 2, March 2010, pp. 204-212

57. Балабуха Н.П., Зубов A.C., Солосин B.C. Компактные полигоны для измерения характеристик рассеяния объектов. Под ред. Н.П. Балабухи. -М.: Наука, 2007.-266 с.

58. Бахрах Л.Д., Кременецкий С.Д., Курочкин А.П., Усин В.А., Шифрин Я.С. Методы измерения параметров излучающих систем в ближней зоне. Л.: Наука. 1985.-272с.

59. Сайт ООО «НПП ТРИМ СШП Измерительные системы»: http://www.trimcom.ru/d page/pdf/theory.pdf

60. http://www.rodnik.ru/

61. Y. С. Guo, X. W. Shi, and L. Chen « RETRODIRECTIVE ARRAY TECHNOLOGY «Progress In Electromagnetics Research B, Vol. 5, 153-167, 2008

62. Chiu, L., T. Y. Yum, W. S. Chang, et al., "Retrodirective array for RFID and microwave tracking beacon applications," Microwave Opt. Tech. Lett., Vol. 48, No. 2, 409^111, 2006.

63. Gupta, S. and E. R. Brown, "Noise-correlating radar based on retrodirective antennas," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 43, No. 2, 472-477, 2007.

64. L. Sakkila, A. Rivenq, F. Boukour, C. Tatkeu, Y. El Hillali, and J.-M. Rouvaen. Collision avoidance radar system using UWB waveforms signature for road applications. In Intelligent Transport Systems

Telecommunications,(ITST),2009 9th International Conference on, pages 223 -226, oct. 2009

65. Appel Hansen «A Van Atta Reflector Consisting of Half-Wave Dipoles», IEEE Transactions on antennas and propagation, Vol. AP-14, № 6, November 1966

66. Tove Larsen «A theoretical investigation of Van Atta arrays», 1965

67. E. Sharp and M. Diab. Van atta reector array. Antennas and Propagation, IRE Transactions on, 8(4):436-438, July 1960

68. E. Gruenberg and C. Johnson. Satellite communications relay system using a retrodirective space antenna. Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, 12(2):215-223, Mar 1964

69. M. Fujita. Development of a retrodirective pare for alos/palsar calibration. Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on, 41(10):2177-2186, Oct. 2003.

70. Chung, S. J., S.-M. Chen, and Y.-C. Lee, "A novel bi-directional amplifier with applications in active Van Atta retrodirective arrays," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 51, No. 21, 542-547, 2003.; 17

71. Withers, M. J., "An active Van Atta array," Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, Vol. 111, No. 5, 982-984, 1964

72. S. Boyd, Y.S. Tang, L.O. Chua, Measuring Volterra Kernels, IEEE Transactions on Circuits and Systems, Vol.CAS-30, No.8, August 1983, pp.571-577.

73. G. W. Rhyne and M. B. Steer, Generalized power series analysis of intermodulation distortion in a MESFET amplifier: simulation and experiment, IEEE Trans. Microwave Theory Techn., 35:1248-1255 (1987)

74. P. J. Lunsford, II, The Frequency Domain Behavioral Modleing and Simulation of Nonlinear Analoge Circuits and Systems, Ph.D. dissertation, North Carolina State University, Raleigh, NC, 1993

75. Toh B.Y., Fusco V.F. Retrodirective Array Radar Cross-section Performance Comparisons// IEEE 2000 High Frequency Postgraduate Student Colloquium, Sept. 2000, Dublin pp. 65-69.

76. J. W. Graham and L. Ehrman, Nonlinear System Modeling and Analysis With Applications to Communications Receivers, Rome Air Development Center, Rome, NY, 1973.

77. L. O. Chua and Y. Liao, Measuring Volterrakernels (II), Int. J. Circuits Theory Applications, 17:151-190 (1989)

78. Butrym, A.Yu., Kazanskiy, O.V., Kolchigin, N.N. «Van Atta's array consist of tapered slot antennas for wideband pulse signals», Antenna Theory and Techniques, 2005. 5th International Conference on, p. 221-223.

79. Millimeter-Wave Substrate Integrated Waveguide Passive Van Atta Reflector Array. Ali, A.A.M. ; El-Shaarawy, H.B. ; Aubert, H., Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, Volume: 61 , Issue: 3, 2013 , P: 1465 - 1470

80. Wen-Jen Tseng and Shyh-Jong Chung «Analysis and Design of A Planar Two-Dimensional Retrodirective Array Reflector», Antennas and Propagation Society International Symposium, 1999. IEEE (Volume:3 ), p. 1678 -1680

81. Wen-Jen Tseng; Chiao Tung Univ; Shyh-Jong Chung, Kai Chang «А planar Van Atta array reflector with retrodirectivity in both E-plane and H-plane», Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, Volume:48 , Issue: 2, p. 173-175

82. YoungSub Kim, Woosung Lee; Young Joong Yoon «Mono-static RCS reduction using modified Van Atta array», Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI), 2013 IEEE, p. 1222 - 1223

83. В. С. Бачурин А. Д. Деменёв. В. Д. Пышный. Экспериментальная оценка возможностей измерений характеристик рассеяния методом частотно-временных преобразований. - IV Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь» - ИРЭ РАН, 29 ноября -3 декабря 2010, с. 781-789.

84. Патент RU 2081426

85. Патент RU 2439605

86. Пересада, В.Н. Определение истинной диаграммы излучения антенны при падении на нее неплоской волны.- М.: Радиотехника, 1960.-№3.-С. 18-24.

87. Сарычев В. А. О выборе алгоритмов коррекции поляризационных измерений.- Метрология, 1980, № 7, с. 8-13.

88. Eric К. Walton, Jonathan D. Young. The Ohio State University Compact Radar Cross-Section Measurement Range. IEEE Transactions On Antennas And Propagation, VOL. AP-32, NO. 11, November 1984, pp. 1218-1223.

89. Michael W. Shields, Alan J. Fenn. A New Compact Range Facility for Antenna and Radar Target Measurements. Lincoln Laboratory Journal, VOL. 16, NUMBER 2, 2007, pp. 381 -391.

90. Zhang Hai Ying. Res Calculations, Transformations And Comparisons Under Spherical And Plane Wave Illumination. Antennas and Propagation Society International Symposium, 1995. AP-S. Digest, VOL. 4, 18-23 June 1995, pp. 1918-1921.

91. Hong Jiacai, He Guo Yu. Inverse method for analyzing the antenna and RCS measurement precision. Microwave and Millimeter Wave Technology, 2000, 2nd International Conference on. ICMMT 2000, 14 Sep - 16 Sep 2000, pp. 545-548.

92. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.: Радио и связь, 1983.-296 с.

93. Привалова Т.Ю., Синявский Г.П., Юханов Ю.В. Характеристики конечной решетки плоскопараллельных волноводов.// Успехи современной радиоэлектроники, №4, 2006г., с.40-46.

94. Сазонов ДМ. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1988.-432с.

95. Ю.В.Юханов, В.А.Обуховец, А.И.Семенихин, Г.И.Костромитин Исследование излучающих и рассеивающих структур в центре прикладной электродинамики и антенных измерений Таганрогского Технологического Института ЮФУ// Излучение и рассеяние электромагнитных волн: Труды

Международной научной конференции «ИРЭМВ - 2009», Таганрог, Изд - во ТТИ ЮФУ, 2009. С.41-47.

96. Ю.В.Юханов, В.А.Обуховец, А.И.Семеиихин, Г.И.Костромитш Сверхширокополосные измерения характеристик антенн и рассеивателей в безэховой камере Таганрогского технологического института ЮФУ// Излучение и рассеяние электромагнитных волн: Труды Международной научной конференции «ИРЭМВ - 2011», Таганрог, Изд - во ТТИ ЮФУ, 2009. С.33-38.

97. Ю.В.Юханов, И.В.Мерглодов, В.В.Демшевский, И.В.Ильин, М.В. Орда-Жигулина, К. Schuenemann Исследование возможности антенных измерений в диапазоне частот 20-300 мгц в условиях безэховой камеры ЦКП «ПЭДиАИ» ЮФУ// Излучение и рассеяние электромагнитных волн: Труды Международной научной конференции «ИРЭМВ - 2013», Таганрог, Изд - во ТТИ ЮФУ, 2013, с/ 54-62.

98. Y Yukhanov, М Orda-Zhigulina, I Merglodov, I Ilyin, G Kostromitin, V Demshvskii. Measurements of Monostatic and Bistatic Radar Cross Section in Anechoic Chamber. 14th International Radar Symposium (IRS), 2013, Dresden, Germany, Print ISBN: 978-3-95404-223-4, 19-21 June 2013, Conference Publications, Volume: 2, p. 947 - 952.

99. Y. V. Yukhanov, T. Y. Privalova, A. Y. Yukhanov, I. V. Merglodov «Scattering Characteristics of Multimode Waveguide VAN-ATTA Array», IEEE APWC 14, IEEE-APS Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Communications, August 3-8, 2014, Palm Beach, Aruba.

100. Мерглодов И.В. Исследование влияния конструкционных параметров элемента Вивальди на электродинамические характеристики антенной решетки// Известия ЮФУ. Технические науки. 2013, №11(148). С.116-122.

101. Ю.В.Юханов, Т.Ю. Привалова, И.В. Мерглодов Характеристики рассеяния многомодовой волноводной решетки Ван-Атта. Известия ЮФУ. Технические науки. 2014, №11.

102. Ю.В. Юханов, И.В. Ильин, И.В. Мерглодов И.В., Е.В. Крюк, Ф.С. Топалов Экспериментальные исследования характеристик рассеяния многомодовой волноводной решетки Van-Atta в безэховой камере. Инженерный вестник дона, №1. 2015.

103. Юханов Ю.В., Мерглодов И.В. Сверхширокополосная антенна для измерения в безэховой камере.// Труды международной научно-технической конференции «РТ-2012», Севастополь, 2012, с. 256.

104. Мерглодов И.В. Широкополосная антенна для измерения в безэховой камере ЦКП «Прикладная электродинамика и антенные измерения» ЮФУ. КРЭС-2012.-с.

105. Пархоменко Н.Г., Перетятько A.A., Виноградов С.Н., Юханов Ю.В., Мерглодов И.В., Шевченко В.Н. Исследование характеристик рассеяния беспилотных летательных аппаратов. Труды международной научной конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн ИРЭМВ 2013» Таганрог, 2013 с. 366-370.

106. Юханов Ю.В., Мерглодов И.В., Демшевский В.В., Ильин И.В., Орда-Жигулина М.В., Щюнеманн К. Исследование возможности антенных измерений в диапазоне частот 20-300 МГц в условиях безэховой камеры ЦКП «ПЭДиАИ» ЮФУ. Труды международной научной конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн ИРЭМВ 2013» Таганрог, 2013 с. 54-62.