Планарные антенные решетки для телекоммуникационных систем связи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат наук Чугуевский Виталий Игоревич

• Чугуевский Виталий Игоревич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Чугуевский Виталий Игоревич

Сокращения и обозначения

Введение

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ К ПЛАНАРНЫМ АНТЕННАМ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ

1.1 Развитие и проектирование сотовых мобильных сетей нового поколения

1.2 Планарные многолучевые антенны для реализации технологии MIMO

1.3 Анализ перспективных многолучевых антенных решеток на основе линзы Ротмана

1.4 Анализ перспективных конструкций антенных решеток распределительной системой на радиальном волноводе

1.5 Выводы

2. СИНТЕЗ И АНАЛИЗ МНОГОЛУЧЕВОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ НА ОСНОВЕ ЛИНЗЫ РОТМАНА

2.1 Методика проектирования линзы Ротмана по конструкционным уравнениям Ротмана-Тернера

2.2 Расчет трансформаторов сопротивления для согласования линзы Ротмана с питающими линиями

2.3 Методика анализа многолучевой антенной решетки на основе линзы Ротмана с использованием метода декомпозиции

2.4 Электродинамическая модель широкополосной антенной решетки на основе линзы Ротмана

2.5 Численное исследование возможности трансформации геометрии линзы Ротмана для сокращения габаритных размеров

2.6 Разработка макета планарной многолучевой антенной решетки

2.7 Выводы

3. СИНТЕЗ И АНАЛИЗ ПЛАНАРНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК ДЛЯ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ

3.1 Кольцевые концентрические антенные решетки с распределительной системой на радиальном волноводе

3.2 Возбуждение радиального волновода

З.ЗМетодика проектирования кольцевой концентрической антенной

решетки на радиальном волноводе с неоднородным диэлектрическим заполнением

3.4 Сравнительный анализ амплитудных распределений в конечной антенной решетке

3.5 Разработка модели широкополосного излучающего элемента

3.6 Электродинамическая модель антенной решетки

3.7 Исследование возможности улучшения параметров с помощью вспомогательной поглощающей антенной решетки

3.8 Моделирование планарной антенной решетки из спиральных излучателей

3.9 Расчет амплитудных распределений в линейной антенной решетке конечного размера

3.10 Выводы

4. ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ЭКРАНОВ НА ОСНОВЕ ПЛАНАРНЫХ МЕТАМАТЕРИАЛОВ С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

4.1 Краткий литературный обзор

4.2 Планарные метаматериалы с возбуждаемым тороидным моментом

4.3 Модель управляемого экрана на основе планарных метаматериалов тороидной топологии

4.4 Экспериментальное исследование возможности улучшения согласования планарного биконического вибратора с помощью метаматериалов

4.5 Выводы

Заключение

Список литературы

Приложение А. Акты о внедрении результатов работ

Сокращения и обозначения

АР - антенная решетка

АФР - амплитудно-фазовое распределение

ККАР - кольцевая концентрическая антенная решетка

КНД - коэффициент направленного действия

КИП - коэффициент использования поверхности

УБЛ - уровень боковых лепестков

ММ - метаматериал

РВ - радиальный волновод

ЛР - линза Ротмана

ЛАР - линейная антенная решетка

МАР - многолучевая антенная решетка

ФАР - фазированная антенная решетка

СВЧ - сверхвысокие частоты

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Планарные антенные решетки для телекоммуникационных систем связи»

Актуальность работы

В последнее время происходит непрерывный рост информационного обмена посредством беспроводных телекоммуникационных систем. Это обусловлено активным развитием технологий передачи информации и вовлечением в процесс все большего количества пользователей. Наиболее динамично происходит развитие мобильных сетей. В 2015 году Международный союз электросвязи принял решение о разработке нового поколения сотовой мобильной связи 50. Новый стандарт, официально именуемый 1МТ-2020, позволит решить проблемы, которые связаны с беспрецедентным ростом трафика информационных данных и высокими скоростями передачи информации. Использование таких технологий как 1оТ (интернет вещей) кратно увеличит количество устройств одновременно подключаемых к сетям сотовой связи. Также активно развиваются системы связи гражданского и военного назначения, системы радиоконтроля и радиомониторинга. Массовое использование беспроводных систем связи ставит большой круг научных и практических задач перед разработчиками современных телекоммуникационных систем.

Разработка и модернизация перспективных телекоммуникационных систем предъявляет все более строгие требования к антенным системам (АС). К таким требованиям можно отнести использование новых диапазонов частот, расширение рабочей полосы, формирование требуемых диаграмм направленности, в том числе адаптивных, многолучевость, широкоугольное сканирование, технологичность, уменьшение массогабаритных показателей и т.п.

Соответственно в настоящее время актуальны исследования направленные на развитие методик и алгоритмов проектирования антенн и антенных решеток (АР), отвечающих требованиям новых телекоммуникационных систем.

Очевидно, что важное место в антенных системах перспективных телекоммуникационных средств займут планарные антенные решетки. Этому способствует общая тенденция повышения многофункциональности и

компактности антенных систем, а также активное развитие диэлектрических материалов подложек с высокой стабильностью электрофизических свойств в широкой полосе частот. Неоспоримыми преимуществами планарных антенных решеток является возможность высокой степени интеграции в информационные устройства, компактное расположение в составе многофункциональных антенных комплексов, миниатюрность, относительная дешевизна, технологичность и высокая повторяемость параметров при массовом производстве.

Разработке и проектированию широкополосных планарных антенных решеток современных и перспективных телекоммуникационных систем и посвящена настоящая работа.

Объектом исследования диссертационной работы являются планарные антенные решетки для современных телекоммуникационных систем связи.

Предметом исследования является синтез параметров и конструкций планарных антенных решеток современных и перспективных телекоммуникационных систем связи. В рамках исследования произведен синтез и анализ широкополосных антенных решеток, а именно: многолучевой антенной решетки с диаграммообразующей схемой, построенной на основе линзы Ротмана, антенной решеткой состоящей из широкополосных патч-элементов гексагональной формы с возбуждением посредством радиального волновода, линейной антенной решетки на основе планарных спиральных излучателей прямоугольной формы, возбуждаемой синфазным волноводным делителем. Также проведено исследование управляемых частотно-избирательных поверхностей на основе планарных резонаторных структур.

Степень разработанности темы. Планарные антенные решетки традиционно широко используются в технике телекоммуникационных систем связи. Большой вклад в развитие теории и техники планарных антенных решеток внесли многие как отечественные С.Е. Банков, Л.Д. Бахрак, Н.А. Бей, Л.С. Бененсон, О.Г. Вендик, Д.И. Воскресенский, Г.А. Ерохин, М.С. Жук, В.А. Калошин, А.И. Климов, Д.С. Клюев, А.А. Курушин, Г.Н. Кочержевский, Г.Т. Марков, В.А. Неганов, Е.И. Нефедов, Ю.Б. Нечаев, В.А. Обуховец, Е.В.

Овчинникова, А.В. Останков, Б.А. Панченко, М.Д. Парнес, Ю.Г. Пастернак, Д.М. Сазонов, В.И. Юдин, и другие, так и зарубежные ученые C.A. Balanis, R.C. Hansen, W. Rotman, T.S. Rappaport, M.K. Smit, W. Deal, J.H. Lu, K.L. Wong. K. Wu и другие.

В тоже время постоянное развитие телекоммуникационных систем связи постоянно диктует новые требования, расширяя круг научно-практических задач. К таким требованиям можно отнести многолучевой обзор пространства, расширение рабочих полос и использование новых диапазонов частот в технике связи, широкоугольное сканирование, помехоустойчивость, минюатиризация размеров и т.д. Поэтому разработка методик проектирования планарных антенн является актуальной задачей и на сегодняшний день.

Целью работы является разработка методик проектирования и исследование перспективных конструкций планарных антенных решеток в соответствии с требованиями предъявляемым к современным телекоммуникационным системам.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

- анализа современных тенденций развития теории и техники планарных антенных решеток для систем сотовой и спутниковой связи, с целью определения исследовательских задач и требуемых научно-технических решений для использования в современных и перспективных телекоммуникационных системах связи.

- разработки и исследования широкополосных планарных антенных элементов для работы с линейной и круговой поляризацией;

- разработки и исследования методик построения многолучевых антенных решеток на основе планарной линзы Ротмана, используемой в качестве диаграммообразующего устройства;

- разработки и апробации методики проектирования широкополосной кольцевой концентрической антенной решетки на радиальном волноводе с излучающими элементами в виде планарных патч-элементов. Исследования способов снижения УБЛ в конечной антенной решетке;

- моделирования конструкции линейной АР с планарными спиральными излучателями для приема волн круговой поляризации и возбуждением синфазным волноводным делителем мощности.

- исследования возможности построения управляемых частотно-избирательных поверхностей на основе планарных резонаторных структур с нелинейными электронными включениями.

Методы исследования при проведении исследований использовались методы анализа и синтеза антенн, методы математического моделирования, вычислительные методы технической электродинамики и стандартные методики натурных экспериментальных исследований антенн в безэховой камере.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана и исследована электродинамическая модель широкополосной антенной решетки с диаграммообразующей схемой на основе линзы Ротмана, реализованной на симметричной полосковой линии, построенная на использовании процедуры декомпозиции, в рамках которой были найдены матрицы рассеяния базовых элементов, и выбор параметров антенной решетки, при которых минимизировалось ослепление решетки при широкоугольном сканировании в широкой полосе частот;

- разработана методика построения широкополосной антенной решетки с распределительной системой на основе радиального волновода и излучающей системой в виде планарных патч-излучателей, отличающаяся использованием поглощающих структур, реализованных в виде несимметричных антенных элементов с сосредоточенными диссипативными нагрузками;

- разработана методика синтеза линейной антенной решетки, предназначенной для приема и передачи электромагнитных волн сантиметрового диапазона с круговой поляризацией, состоящей из печатных спиралей Архимеда с несимметричной запиткой антенных элементов, возбуждаемой с помощью диаграммообразующей схемы, построенной на волноводном делителе мощности;

- разработана модель планарного метаматериального экрана тороидной топологии, электрически управляемого с помощью р-1-п диодов или варакторов, позволяющего повысить частотную избирательность антенных систем сантиметрового диапазона волн.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в разработке и исследовании методик синтеза широкополосных антенных решеток для телекоммуникационных систем, отличающихся высокой технологичностью.

Реализация и внедрение результатов работы Основные теоретические и практические результаты в виде методик проектирования планарных антенных решеток внедрены на предприятиях АО «Тайфун» г. Калуга и АО НПП «Автоматизированные системы связи» г. Воронеж, также результаты работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» и использованы при чтении лекций и выполнении практических работ по дисциплине «Системы подвижной радиосвязи». Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими документами.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

- Установлено, что использование линзы Ротмана, реализованной на основе симметричной полосковой линии, в качестве диаграммообразующей схемы многолучевой антенной решетки, состоящей из эллиптических вибраторов с рефлектором, позволяет сформировать совокупность диаграмм направленности с главными лепестками, перекрывающимися по уровню -3 дБ в секторе углов ± 40°, в полосе частот 3-8 ГГц; при этом потери в линзе Ротмана не превышают 3-4 дБ;

- Установлено, что использование радиального волновода с неоднородным заполнением диэлектриком, в качестве системы возбуждения кольцевой концентрической антенной решетки из патч-элементов с диаметром (7.7-8.7) Л0,

позволяет реализовать значения коэффициента направленного действия 24^26 дБ в 10% полосе частот; при этом значение уровня боковых лепестков не превышает -17,5 дБ;

- Способы снижения уровня боковых лепестков и улучшения согласования антенной решетки из патч- излучателей, возбуждаемой с помощью радиального волновода, основанные на использовании вспомогательной кольцевой радиопоглощающей антенной решетки с сосредоточенными диссипативными элементами, расположенной по периметру радиального волновода;

- Выяснено, что линейная антенная решетка, состоящая из 32 спиралей Архимеда с несимметричной запиткой, позволяет в 10% полосе частот реализовать значения коэффициента усиления 22^23 дБ; при этом ширина главного лепестка диаграммы направленности в азимутальной плоскости составляет не более 2°, в угломестной - около 81°; при этом уровень боковых лепестков диаграммы направленности составляет -13,2 дБ, а значения коэффициента эллиптичности - не более 3 дБ;

- Электрически управляемые метаматериальные экраны, построенные на основе резонаторов тороидальной формы с нагрузками в виде варикапов, позволяют осуществлять частотную селекцию принимаемых и излучаемых электромагнитных волн сантиметрового диапазона в полосе частот 30 МГц при изменении емкости на 1,5 пФ, а при использовании p-i-n-диодов позволяют изменять уровень коэффициета отражения на величину порядка 40 дБ, при этом потери в экране не превышают 0,5 дБ.

Апробация работы Основные результаты диссертации докладывались на следующих научных конференциях: 26-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо 2016); XVI Международный семинар «Физико-математическое моделирование систем» (Воронеж, 2016); Международная конференция «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж 2018); SPIE Photonics Europe-2016 (Brussels, Belgium), Metamaterials-2016 (Greece 2016), SPIE Photonics Europe-2017 (Prague, Czech Republic).

Публикации Основные результаты диссертации опубликованы в 13 работах, из них 5 в изданиях рекомендованных ВАК, 2 работы опубликованы в

изданиях, индексируемых в международных цитатно-аналитических базах данных Web of Science и Scopus, 6 работ опубликовано в сборниках трудов конференций.

Личный вклад автора состоит в получении результатов, изложенных в диссертации. Автором проведено моделирование и оптимизация характеристик исследуемых антенных решеток, а также изготовлены макетные образцы и проведены экспериментальные исследования.

Соответствие паспорту специальности Содержание диссертации соответствует п. 2, 3, 5, 9 паспорта специальности 05.12.07 «Антенны, СВЧ-устройства и их технологии».

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 77 наименований. Основная часть работы изложена на 165 страницах, содержит 160 рисунков и 7 таблиц.

В первой главе диссертации проведен анализ основных требований, предъявляемых к антенным решеткам перспективных телекоммуникационных систем. Приводится аналитический обзор научных публикаций, преимущественно последних нескольких лет, в которых рассматриваются вопросы проектирования многолучевых антенных решеток на основе линзы Ротмана, а также антенных решеток на основе радиального волновода.

Во второй главе разработана и апробирована методика построения широкополосной многолучевой антенной решетки (МАР) на основе микрополосковой линзы Ротмана. Выполнено численное электродинамическое моделирование, разработанной МАР. Путем численного моделирования проведена оценка влияния изменения геометрии микрополосковой линзы Ротмана на ее амплитудно-фазовые характеристики. Приводятся некоторые данные экспериментального исследования макета МАР.

В третьей главе разработана методика синтеза широкополосной антенной решетки на основе радиального волновода с неоднородным диэлектрическим заполнением. Проведен синтез и анализ амплитудно-фазовых распределений поля в апертуре антенной решетки. В ходе исследования получены аналитические формы диаграммы направленности для равномерного распределения и

распределения Тейлора 2-й степени конечной АР. Исследован альтернативный способ снижения УБЛ, основанный на использовании вспомогательной радиопоглощающей решетки, расположенной по периметру радиального волновода.

Построена электродинамическая модель широкополосной линейной антенной решетки круговой поляризации, возбуждаемой синфазным волноводным делителем. Разработана конструкция планарных излучателей на основе прямоугольных спиралей с волноводным питанием, работающих в широкой полосе частот. Проведено численное моделирование исследуемых антенных решеток, в результате которого получены основные рабочие характеристики.

В четвертой главе проведено исследование частотно-избирательной поверхности на основе резонаторов тороидальной формы. Разработана и исследована конструкция управляемого метаматериального экрана, состоящего из массива высокодобротных резонаторов. Исследована возможность управления амплитудой и частотой разработанного экрана с помощью полупроводниковых нелинейных включений.

1. Анализ современных требований к планарным антеннам перспективных телекоммуникационных систем

1.1 Развитие и проектирование сотовых мобильных сетей нового

поколения

В настоящее время происходит беспрецедентный рост обмена информацией по средствам радиосвязи. Согласно отчетам VNI ( с англ. визуальный сетевой индекс) компании Cisco объем IP трафика в 2016 году составил 1,21021 байт, а к 2021 году будет составлять 3,3 1021 байт [1]. За пять лет объем передаваемого трафика увеличится почти в три раза, а количество трафика потребляемого мобильными устройствами превысит трафик, используемый персональными компьютерами. Большую долю объема данных занимает, и будет занимать передача видео файлов, в то же время разработка и использование всевозможных мобильных приложений также будет значительно увеличивать объем передаваемых данных. Кроме того, количество устройств и скорости передачи данных будут продолжать расти экспоненциально и к 2020 году количество подключаемых к сети устройств составит порядка 50 миллиардов [2]. Очевидно, что при таких темпах роста загруженности сетей, используемые сейчас сети 4 G (LTE-Advanced) исчерпают свои возможности в течение ближайших нескольких лет. Поэтому требуется разработка новых мобильных сетей, которые будут технически подготовленные для передачи большого объема информации. Причем следующее поколение должно включать в себя ряд революционных технологий, что приведет к смене парадигмы построения сотовых сетей. В связи с этим Международный союз электросвязи (МСЭ) в июне 2015 года разработал план развития технологий «IMT-2020»[3]. Фактически IMT-2020 это разработка стандарта связи пятого поколения - 5 G. Проекты предшествующих поколений имели аналогичные названия: IMT-2000 - более привычен как 3G, а IMT-Advanced - это 4G (LTE-A).

В таблице 1 приведены основные данные развития стандартов мобильной связи, начиная с первого поколения [4].

Таблица 1 - Сравнительные данные развития стандартов мобильной связи

1 G 2G IMT-2000 (3G) IMT-Advanced(4G) IMT-2020 (5G)

Год разработки 1980 1990 2001 2010 2020

Частота 800 МГц 900 Мгц 2100 МГц 2600 МГц 3-90 ГГц

Скорость 2 Кбит/с 64 Кбит/с 2 Мбит/с 1 Гбит/с Более 1 Гбит/с

Технологии Аналоговая сотовая связь Цифровая сотовая связь CDMA, UMTS LTE-A, Wi-Fi MRAT, Wi-Fi, Wi-Gig

Сервисы Голосовая связь (ГС) Цифровая ГС, СМС, низкоскоростная передача данных Высококачественная аудио и видео связь, широкопо-лосность Высокая скорость передачи данных Очень высокая скорость передачи данных,M2M, D2D,IoT

Мультеплек сирование FDMA TDMA CDMA OFDMA OFDM, FBM, NMA

Хэндовер Горизонтальный Горизонтальный Горизонтальный/вер-тикальный Горизонтальный/вер-тикальный

Технология передачи данных CDS CDS/EDGE CDS/GPRS All packet All packet

Базовая сеть ТСОП (PSTN) ТСОП (PSTN) ПС (PN) Интернет Интернет

Исходя из данных представленных в таблице 1, можно отметить закономерность, что каждое поколение стандарта связи актуально в течение десяти лет. Это обусловлено как развитием дополнительных потребностей (пропускная способность, скорость, объем передаваемого трафика), так и развитием новых технологий и возможностей техники. Например, в настоящее

время сотовые сети уже испытывают дефицит частотного спектра, поэтому одной из особенностей сетей пятого поколения станет использование новых частотных полос СВЧ и миллиметрового диапазонов. Стоит отметить, что распространение волн в миллиметровом диапазоне имеет свои особенности, а именно рост затухания при передаче сигналов на большие расстояния. Как следствие это приведет к увеличению плотности сетей, и как следствие формированию фемтосетей [5].

Основными техническими требованиями для стандарта 5G (IMT-2020), которыми руководствуются разработчики, являются [2]:

- Скорость передачи данных - до 20 Гбит/с;

- Временная задержка в радиоинтерфейсе - не более 1 мс;

- Мобильность абонента - до 500 км/ч;

- Спектральная эффективность - увеличение в 3 раза по сравнению с IMT-Advanced;

- Потребляемый трафик абонента - 500 Гбайт/мес;

- Плотность соединения - 1 • 106 (устройств/км2);

Для реализации вышеописанных требований требуется разработка и внедрение новых технических решений и технологий. В мобильных сетях четвертого поколения (4 G) уже используются передовые технологии, такие как ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM) и многоканальная передача данных (MIMO) [6-10]. В рамках стандарта 5 G планируется максимальное усовершенствование уже используемых способов организации связи, а также применение совершенно новых технологий.

Одновременно с развитием и внедрением новых технологий использующихся в мобильной связи потребуется существенная модернизация аппаратной части в технике мобильной связи. В связи с использованием технологии массивных MIMO-систем, использованием новых частотных полос в

СВЧ и миллиметровом диапазонах, новых требований по помехоустойчивости, изменения претерпят как системы обработки сигналов, так и антенная техника.

В настоящее время, особенно актуальными являются антенные системы, выполненные с применением печатных технологий. Такие АС традиционно характеризуются компактностью, высокой технологичностью, удобством размещения и компоновки. К недостаткам можно отнести дополнительные потери в диэлектриках, ограничения передачи сигналов большой мощности. Универсальность применения планарных антенн позволяет использовать их как в мобильных устройствах, так и в антенных системах базовых станций.

Для проектирования перспективных антенных систем, можно выделить следующие направления развития:

- разработка антенных систем для реализации массивных MIMO-

технологий;

- разработка антенных систем для организации спутниковой связи;

- разработка широкополосных антенных систем для СВЧ и миллиметрового

диапазонов;

- повышение компактности и способности высокой интеграции антенных

систем;

- повышение технологичности производства антенных систем.

После рассмотрения требований к антеннам перспективных телекоммуникационных систем, можно перейти к более детальному анализу перспективных антенных систем исходя из научных публикаций по теме.

1.2 Планарные многолучевые антенны для реализации технологии MIMO

В настоящее время технология MIMO используется во всех актуальных стандартах связи, таких как: UMTS, 802.11n и 802.11ac (IEEE WiFi), 802.16e и 802.16m (IEEE WiMax), LTE, LTE-Advanced. Беспроводные сети с множественными входами и выходами (MIMO) предполагают оснащение базовых

станций и приемных устройств определенным количеством антенн. Обычно это массивы размерностью 2х2, 4х4, где используются малоэлементные антенные решетки с разнесенным приемом. При разработке систем 5G будут использоваться массивы больших размеров. Пропускная способность MIMO канала определяется формулой:

s

C = M-B-log2(1 + S), (1.1)

где С - пропускная способность канала, М - количество независимых каналов данных, В - ширина канала, S/N - отношение сигнал/шум. Соответственно при массиве размерностью 8х8 может существовать 8 независимых каналов данных. Увеличение размерности массива позволяет качественно улучшить спектральную и энергоэффективность, повысить скорость и объем передачи данных, но приводит к увеличению количества антенн. Рассмотрим некоторые примеры реализации антенных систем MIMO.

На рисунке 1.1 представлена модель и макет антенной системы USB-радиомодема, для реализации беспроводной связи по технологии MIMO.

Рисунок 1.1 - Модель и макет антенной системы ШБ-радиомодема

Антенная система позволяет сформировать два независимых канала прима/передачи для работы с линейной поляризацией. Излучающие элементы выполнены в виде патчей на диэлектрической подложке, с обратной стороны которой располагаются их экраны. Переходные отверстия обеспечивают необходимое согласование антенн в рабочем диапазоне частот. Размер каждого

излучающего элемента составляет около У2 в связи, с чем антенная система обладает достаточно высокой добротностью и выполняет также функцию частотной фильтрации принимаемых сигналов. Формируемые амплитудно-фазовые диаграммы направленности ее двух входов являются пространственно ортогональными, благодаря чему удается существенно снизить корреляцию принимаемых сигналов, соответствующие графики представлены на рисунках 1.2,1.3.

D, дБ

2.5

О

-2.5 -5 -7.5 -10 -12.5 -15 -17.5 -20,

1 — — ■s,

ъ

Л N t /,

к j j

1 \ / г

\ i Л Л'^ / - ; , f

- кс пер

асчет

D, дБ 0

-15

-17.5

30 60 90

120 150 180 210 3CI 270 300 330 азимут, град.

-20,

-V--V \ ..... ..... / f > / s \ \ ..... ..... • -1" "/4* / /! / / I

\ 1 Y * т t! > i 1 \ / J

V ' i i j Y""" í\{ 1 'i ...i-/.-..

i\ 1 ч 11 l 1 Г J t f

i i i i 11 1 -

1 i i i г i 1 1 1 1 1 1 — экспе

О 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 азимут, град.

Рисунок 1.2 - Диаграммы направленности антенной системы по каждому из

двух входов

Рисунок 1.3 - Коэффициенты корреляции и развязка для двухэлементной

MIMO-системы.

В [11] представлена антенная система MIMO современного мобильного телефона (смартфона), разработанная на основе двух 16-элементных антенных решеток. Антенна система предназначена для поддержки многополяризованного MIMO на основе любой комбинации, состоящей из вертикальной,

горизонтальной, и круговой поляризации. В качестве излучающих элементов используются антенные элементы, конструктивно выполненные в виде патчей, расположенных в слоях печатной платы смартфона. Питание излучателей осуществляется микрополосковыми линиями, также располагаемыми на печатной плате смартфона. Конструкция излучателей с питающими линиями показана на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Конструкция излучающего элемента

Ширина полосы пропускания АР по коэффициенту отражения минус 10 дБ, составляет около 1 ГГц с центральной частотой 28 ГГц. Этого достаточно для поддержки полосы пропускания 520 МГц с центром на несущей частоте 27,925 ГГц, определенной для прототипов системы Samsung mmWave 5G. На рисунке 1.5 представлен внешний вид и расположение АР внутри мобильного устройства.

16-element array 2

Рисунок 1.5 - Прототип мобильного устройства Samsung

Ориентация лучей ДН, формируемых фазированной антенной решеткой с высокой степенью точности синтезируются RF-модулем 28 ГГц, состоящим из 32 6-разрядных фазовращателей и малошумящих усилителей. Фазы возбуждения каждого антенного элемента на частоте 28 ГГц индивидуально устанавливаются для формирования луча в заданном направлении, в азимутальной плоскости. Каждый антенный элемент ФАР соединен с RF-модулем 28 ГГц через коаксиальные соединители типа K. Информация о фазе радиочастотного сигнала, необходимая для управления основным лучом, сохраняется и извлекается из встроенного модема.

Высокий коэффициент усиления антенной решетки, состоящей из 16 антенных элементов, уменьшает требования к линейности и энергопотреблению усилителей. Краевые антенные элементы расположены в каждом углу печатной платы под наклонными углами приблизительно 50°. Конформная топология дополнительно максимизирует диапазон углов сканирования в азимутальной плоскости. Более того, наклонная топология соответствует контуру мобильного устройства, и спроектированная антенна выглядит в виде металлической линии с

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чугуевский Виталий Игоревич, 2019 год

г /

,<7' \

V/ V \ ? \ /

\1 \

30.00

40.00 50.00

Рисунок 4.29 -Коэффициент отражения вибратора в полосе частот 0,2-3 ГГц

Таким образом, экспериментально подтверждена возможность изменения сопротивления планарного вибратора с помощью метаматериала, что объясняется изменением баланса электрического и магнитного полей в ближней зоне.

4.5 Выводы

Таким образом, исследованы электрически управляемые метаматериальные экраны, построенные на основе резонаторов тороидальной формы с нагрузками в виде варикапов и р-ьд-диодов. Экраны позволяют осуществлять частотную селекцию принимаемых и излучаемых электромагнитных волн сантиметрового диапазона в полосе частот 30 МГц при изменении емкости на 1,5 пФ, а при использовании р-ьд-диодов позволяют изменять уровень коэффициента отражения на величину порядка 40 дБ, при этом потери в экране не превышают 0,5 дБ.

Экспериментально подтверждена возможность трансформации входного сопротивления планарного симметричного вибратора с помощью метаматериальной поверхности из проводящих рамок малых электрических размеров.

Заключение

В результате проведенных исследований в диссертации была решена научная задача разработки методологии проектирования планарных антенных решеток для современных и перспективных телекоммуникационных систем сантиметрового диапазона волн, для изготовления которых пригодны технологии производства печатных плат.

Основными результатами диссертации являются:

1. Разработана и исследована модель сверхширокополосной многолучевой антенной решетки из плоских вибраторных излучателей, возбуждаемой с помощью линзы Ротмана, построенной на основе симметричной полосковой линии. Модель основана на вычислении матриц рассеяния базовых элементов -антенной решетки и диаграммообразующей схемы и пренебрежении излучением экрана линзы Ротмана.

2. Исследована зависимость параметров линзы Ротмана от геометрической трансформации тела линзы. Разработана численная модель геометрически трансформированной линзы Ротмана, с существенным уменьшением габаритных размеров по сравнению с исходной линзой без ухудшения амплитудно-фазовых характеристик.

3. На основе общей теории радиального волновода и теории антенных решеток с круглой формой раскрыва, разработана и апробирована методика проектирования широкополосной антенной решетки из патч-излучателей, запитанной с помощью радиального волновода с неоднородным диэлектрическим заполнением.

4. Разработана методика оптимизации характеристик антенной решетки, питаемой бегущими волнами радиального волновода, основанная на выборе параметров вспомогательной радиопоглощающей антенной решетки, размещенной по периметру радиального волновода.

5. Разработана и исследована модель линейной антенной решетки из полосковых спиралей Архимеда с несимметричным типом запитки элементов,

возбуждаемой волноводным делителем мощности, с коэффициентом деления 1:32, позволяющей принимать волны круговой поляризации в полосе частот 10,9-11,7 ГГц; при этом коэффициент эллиптичности не превышает 3 дБ. 6. Предложена и исследована, путем строгого электродинамического

моделирования, и натурных экспериментальных исследований, конструкция электрически управляемого метаматериального экрана тороидной топологии с нагрузками в виде p-i-n диодов и варикапов, предназначенного для частотной селекции электромагнитных волн в сантиметровом диапазоне частот.

Список литературы

1. VNI Global Fixed and Mobile Internet Traffic Forecasts [Электронный ресурс] -Режим доступа: https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/service-provider/visual-networking-index-vni/index.html.

2. Fei Hu. Opportunities in 5 G Networks: A research and Development Perspective. CRC Press, New York. 2016, 539 p.

3. IMT Vision - Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond [Электронный ресурс] - Режим доступа: https//www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/m/R-REC-M.2083-0-201509-I!!PDF-E.pdf

4. N. Al-Falahy, O.Y. Alani Technologies for 5G networks: challenges and opportunities. IT Professional, vol. 19, Issue: 1, Jan.-Feb. 2017.

5. C.-X. Wang, F. Haider, X. Gao, X.-H. You, Y. Yang, D. Yuan, H. Aggoune, H. Haas,

5. Fletcher, and E. Hepsaydir. Cellular architecture and key technologies for 5G wireless communication networks, IEEE Commun. Mag., vol. 52, no. 2, pp. 122-130, Feb. 2014.

6. R. W. Chang, "Synthesis of Band-Limited Orthogonal Signals for Multichannel Data Transmission," Bell Sys. Tech. J., vol. 46, no. 12, Dec. 1966, pp. 1775-96.

7. R.Van Nee and R.Prasad. OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House Publishers, Jan. 2000..

8. G. L. Stuber et al., Broadband MIMO-OFDM Wireless Communications, Proc. IEEE, vol. 92, no. 2, Feb. 2004, pp. 271-94

9. Mario Marques da Silva, Francisco A. Monteiro. MIMO Processing for 4G and Beyond: Fundamentals and Evolution, CRC Press, 2014, 551p.

10. Y. Kim, H. Ji, J. Lee, Y.-H. Nam, B. L. Ng, I. Tzanidis, Y. Li, and J. Zhang, "Full dimension MIMO (FD-MIMO): the next evolution of MIMO in LTE systems," IEEE Wireless Commun., vol. 21, no. 2, pp.26-33, Apr. 2014

11. W. Hong, K.-H. Baek, Y. Lee, Y. Kim, and S.-T. Ko, "Study and prototyping of practically large-scale mmWave antenna systems for 5G cellular devices," IEEE Commun. Mag., vol. 52, no. 9, pp. 63-69, September 2014.

12. J.L. Butler. Digital, Matrix, andIntermediate-Frequency Scanning, in Microwave Scanning Antennas, vol.III, R.C. Hansen, Ed., Academic Press, 1966, Chapter 3 [Peninsula Publishing, 1985].

13. J.L. Butler and R. Lowe. Beam Forming Matrix Simplifies Design of Electronically Scanned Antennas, Electronic Design, Vol.9, Apr. 12, 1961, pp. 170-173

14. J. Blass. Multi-Directional Antenna - A New Approach to Stacked Beams, IRE Nat. Conv. Record, 1960, Pt.1, pp. 48-50.

15. J. L. Allen. A Theoretical Limitation on the Formation of Lossless Multiple Beams in Linear Arrays, Trans. IEEE, vol. AP-9, July 1961, pp. 350-352.

16. D. Archer. Lens-Fed Multiple Beam Arrays, Microwave J., Vol. 27, Sept. 1984 pp. 171-195.

17. W. Rotman and R. F. Turner, "Wide angle microwave lens for line source applications," IEEE Trans. Antennas Propag. AP-11, pp. 623-632, November 1963.

18. Панычев С.Н., Пастернак Ю.Г., Рыжиков А.Г., Федоров С.М., Обзор принципов построения излучающих устройств с возможностью формирования нескольких лучей // Вестник ВГТУ №7-1, 2012 - С. 126-129.

19. H. Mosallaei, Y. Rahmat-Samii. Nonuniform Luneburg and two-shell lens

antennas: radiation characteristics and design optimization, Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 49, no. 1, pp. 60-69, Jan 2001

20. Д.И. Воскресенский, Е.В. Овчинникова, П.А. Шмачилин / Бортовые цифровые антенные решетки и их элементы Москва, Радиотехника, 2013, 208 c.

21. Kao-Cheng Huang, Edwards, D.J., "60 GHz Multibeam Antenna Array for Gigabit Wireless Communication Networks," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol.54, no.12, pp.3912-3914, Dec. 2006.

22. P. Chen, W. Hong, Z. Kuai J. Xu H. Wang J. Chen H. Tang, J. Zhou, K. Wu. A Multibeam Antenna Based on Substrate Integrated Waveguide Technology for MIMO Wireless Communications IEEE Transactions on Antennas and Propagation ( Volume: 57 , Issue: 6 , June 2009 ).

23. S. E. Ershadi A. Keshtkar, A.Bayat, A. H. Abdelrahman and H. Xin Rotman lens design and optimization for 5G applications International Journal of Microwave and Wireless Technologies Volume 10, Issue 9 Nov. 2018, pp. 1048-1057

24. A. Rahimian, A. Alomainy and Y. Alfadhl, "A flexible printed millimetre-wave beamforming network for WiGig and 5G wireless subsystems," 2016 Loughborough Antennas & Propagation Conference (LAPC), Loughborough, 2016, pp. 1-5. doi: 10.1109/LAPC.2016.7807565 [25]

25. Saily et al., Millimetre-wave beam-switching rotman lens antenna designs on multi-layered LCP substrates, in 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), Apr. 2016, pp. 1-5.

26. Yu Jian Cheng, Wei Hong, Ke Wu, Zhen Qi Kuai and others, Substrate Integrated Waveguide (SIW) Rotman Lens and Its Ka-Band Multibeam Array Antenna Applications // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2008, V.56, № 8, рр. 2504-2513.

27. US Patent No 5175561. N. Goto. 1992

28. N. Takemura, H. Miyashita, and S. Makino. Wave Analysis of Aperture Field Distribution for ProbeFed Radial Line Planar Antennas// Proc. IEEE Int. Microw. Symp. , 2005, pp.363-367.

29. H. Nakano, H. Takeda, Y. Kitamura, H. Mimaki, J. Yamauchi. Low-Profile Helical Array Antenna Fed from a Radial Waveguide // IEEE Trans. on Antennas Propag., vol.40, №3, 1992, pp. 279-284.

30 H. Miyashita et al., "Radial Line Planar Monopulse Antenna," IEEE Trans. Antennas Propagat.,vol. 44, no. 8, pp. 1158-1165, Aug. 1996.

31. Яковлев А.С. Двухчастотные моноимпульсные антенные решетки. Дисс.... канд. техн. наук. Москва: Московский авиационный институт.2009 г.

32. Ibrahim Maina et all. BEAM BROADENED RADIAL LINE SLOT ARRAY ANTENNA FOR FIFTH GENERATION (5G) MOBILE BROADBAND COMMUNICATION UTM Journal Teknologi vol.78, No 6-2.

33. T. Purnamirza et. all. A Radial Line Slot Array (RLSA) Antenna with the Specifications of 16 dBi Outdoor patch Antenna TELKOMNIKA, Vol. 16, No.1, February 2018, pp. 46-52.

34. Патент № RU154307U1. Кольцевая концентрическая антенная решетка / Невзоров Ю.В., Овчинникова Е.В., Кондратьева С.Г., Васильев О.В. Опубл. 12.12.2014.

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

36. Скарлупина А.В. Двухчастотные моноимпульсные антенные решетки. Дисс.. канд. физ-мат. наук. Ростов-на-Дону: Ростовский Государственный Университет . 1998 г.

37. A. Rahimian. Design and performance of a Ku-band Rotman Lens beamforming network for satellite systems / Progress In Electromagnetics Research M, Vol. 28, 41 -55, 2013

38. Randy L. Haupt. Optimized Element Spacing for Low Sidelobe Concentric

Ring Arrays // IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 56, NO. 1, JANUARY 2008.

39. C. Stearns and A. Stewart, An investigation of concentric ring antennas with low sidelobes // IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 13,no. 6, pp. 856-863, Nov. 1965.

40. R. Das. Concentric ring array,// IEEE Trans. Antennas Propag., vol.14, no. 3, pp. 398-400, May 1966.

41. N. Goto and D. K. Cheng, On the synthesis of concentric-ring arrays, IEEE Proc., vol. 58, no. 5, pp. 839-840, May 1970.

42. Овчинникова Е.В. Широкополосные антенные решетки с широким сектором обзора. Дисс.... докт. техн. наук. Москва: Московский авиационный институт . 2017 г.

43. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.—Л., издательство «Энергия», 1967 г. - 376 с.

44. Хансен Р.С. Фазированные антенные решётки. Второе издание. - М.: «Техносфера», 2012. - 560 с.

45. Бартон Д., Вард Г. Справочник по радиолокационным измерениям. Пер. с англ. под ред. М.М. Вейсбейна. - М.: «Сов. радио», 1976. - 392 с.

46.Банков С.Е. Антенные решетки с последовательным питанием.-М.: ФИЗМАТЛИТ, -2013. — 416 с.

47. K.L. Wong. Compact and broad band microstrip antennas, John Wiley & Sons, 2004.

48. Синтез кольцевой антенной решетки с распределительной системой на радиальном волноводе для информационных сетей стандарта 5G /

B.И. Чугуевский, Ю.Е. Калинин, Ю.Г. Пастернак, П.В. Николаев, В.Н. Кострова,

C.М. Федоров // Радиотехника. -2018. -№ 7. -С. 70-75.

49. Воскресенский Д.И. Гостюхин В.Л. Максимов В.М. Пономарев Л.И. Антенны и устройства СВЧ // Изд. Радиотехника, - 2006.

50. В. Рамзей. Частотно-независимые антенны Перевод с англ. Сахарова А.П. под ред. А.Ф. Чаплина. — Монография. — М.: Мир, 1968. — 172 с.

51. Широкополосный планарный излучатель с волноводным питанием для антенных решеток систем спутниковой связи информационных сетей стандарта 5 G / В.И. Чугуевский, Ю.Г. Пастернак, С.М. Федоров // Вестник Воронежского института МВД России. -2018. -№1.-С. 73-77.

52. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: Учебник для вузов / Г.А. Ерохин, О.В. Чернышев, Н.Д. Козырев, В.Г. Кочержевский; Под. Ред. Г.А. Ерохина.-3-е изд., - М.: Горячая линия - Телеком, 2007. -491 с.

50.

53. Д.И. Воскресенский, Е.В. Овчинникова, П.А. Шмачилин / Бортовые цифровые антенные решетки и их элементы Москва, Радиотехника, 2013, 208 c.

54. Кисель В.Н. / Моделирование управляемой частотно-избирательной поверхности // Журнал радиоэлектроники. -2016. -№5. -С. 10-20.

55. Сарычев А.К., Шалаев В.М. Электродинамика метаматериалов. Пер. с англ. Аракчеева В.Г., Владимировой Ю.В., Научн. Ред. Задков В.Н. - М.: Научный мир, 2011

56. Веселаго В.Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями s и - Успехи физических наук, 1967, т.92, №7, с. 517-526.

57 Pendry J., Holden A., Robbins D., Stewart W. Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena. - IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Vol. 47, No.11, 1999, p. 2075-2084

58 Smith D.R., Padilla W. J., Vier D. C., Nemat-Nasser S. C., Schultz S. Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity - Physical Review Letters, Vol. 84, N 18, 2000, p. 4184-4187.

59. Zheludev NI, Kivshar YS. From metamaterials to metadevices. Nat Mater 2012; 11: 917-924.

60. Кившарь Ю.С., Орлов А.А. Перестраиваемые и нелинейные метаматериалы // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. -2012. -№3(79).- С.1-10.

61. Boardman A. D. et al. Active and tunable metamaterials. Laser Photonics Rev. 5, 287-307 (2011).

62 . Shadrivov, I. V., Kozyrev, A. B., Van der Weide, D. W. & Kivshar, Y. S. /Tunable transmission and harmonic generation in nonlinear metamaterials.// Appl. Phys. Lett. 93, 161903 (2008)

63. Zhao, J. et al. A tunable metamaterial absorber using varactor diodes. New J. Phys. 15, 043049 (2013).

64. B.A.F. Esmail, H.A. Majid, Z.Z. Abidin, S.H. Dahlan, M.K.A. Rahim / Reconfigurable Metamaterial Structure at Millimeter Wave Frequency Range // International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE). 2017; 7(6): 2942-2949.

65. В. Слюсар / Метаматериалы в антенной технике: история и основные принципы // ЭЛЕКТРОНИКА НТБ. 2009. № 7. С. 70-79

66. Вендик И.Б., Вендик О.Г. / Метаматериалы и их применение в технике сверхвысоких частот (обзор) // Журнал технической физики, 2013. Т.83, №1, С.3-28

67. A.S. Avdushin, A.V. Ashikhmin, V.V. Negrobov, Yu.G. Pasternak, S.M. Fedorov Vivaldi antenna with printed lens in aperture. // Microwave and optical technology letters / 2014. Vol. 56, No. 2. PP. 369-371.

68. Лагарьков А. Н., Кисель В.Н., Семененко В.Н. /Радиопоглощающие материалы на основе метаматериалов // Радиотехника и электроника. 2012.- Т.57, -№10, -С.1119.

69. B. Zel'dovich, Electromagnetic interaction with parity violation, Sov. Phys. JETP, 6 (1958) 1184

70. T. Kaelberer et al. / Toroidal Dipolar Response in a Metamaterial // Science, 330 (2010)1510-1512

71. Alexey A. Basharin, Maria Kafesaki, Eleftherios N. Economou, Costas M. Soukoulis, Vassili A. Fedotov, Vassili Savinov and Nikolay I. Zheludev, Dielectric metamaterials with toroidal response, Phys. Rev. X 5, 011036 (2015)

72. Y. Fan, Z. Wei, H. Li, H. Chen, C.M. Soukoulis, Low-loss and high-Q planar metamaterial with toroidal moment, Physical Review B, 87 (2013) 115417.

73. Extremely high Q-factor metamaterials due to anapole excitation A.A. Basharin, V. Chuguevsky, N. Volsky, M. Kafesaki, E.N. Economou. Physical Review B, 2017, 95 (3), 035104

74. V.A. Fedotov, A.V. Rogacheva, V. Savinov, D.P. Tsai, N.I. Zheludev, Resonant Transparency and Non-Trivial Non-Radiating Excitations in Toroidal Metamaterials, Scientific Reports 3(2013) 296

75. А.А. Курушин. Использование каналов Флоке для моделирования периодической наноструктуры // Журнал радиоэлектроники. 2010. №11. С.3.

76. Использование цилиндров с анизотропным характером проводимости для упрощения модели искусственного диэлектрика. А.С. Авдюшин, А.В. Ашихмин, Ю.Г. Пастернак, С.М. Федоров, В. И. Чугуевский.// Радиотехника. 2014. № 6. С. 100-104.

77. Улучшение характеристик печатной антенны в виде биконуса с помощью искусственного диэлектрика. А.С. Авдюшин, А.В. Ашихмин, Ю.Г. Пастернак, С.М. Федоров, В. И. Чугуевский.// Радиотехника. 2014. № 6. С. 105-109.

Приложение А. Акты о внедрении результатов работ.

/-"УТВЕРЖДАЮ

_С.Б. Сафонов

2019 г.

1ервыи проректор БОУ ВО «ВГТУ»

АКТ

о внедрении рсяультатовдиссертации it учебный процесс Воронежского государственного технического

университета

Наименование диссертации: Планарные антенные решетки для телекоммуникационных систем связи.

Автор: Чугуевский Виталий Игоревич

Научный руководитель: Пастернак Юрий I еннадьевич

Диссертация выполнена s Воронежском государственном техническом университете на кафедре радиоэлектронных устройств и сиетем.

Результаты научно-исследовательской работы внедрены в учебный процесс ВГТУ на основании решения кафедры конструирования и производства радиоаппаратуры от « JO» 04 2019 г., протокол

[. Вид результатов внедренных в учебный процесс:

- методика проектирования линейной антенной решетки на основе план арных спиралей Архимеда с волноводами питанием;

- методика проектирования управляемых экранов на основе пленарных метаматерналов для селекции электромагнитных волн.

2. Область применения:

- лекционные, лабораторные и практические занятия по дисциплине «Системы подвижной радиосвязи» направления подготовки 11.05.01 Радиоэлектронные системы и комплексы (профиль ((Радиоэлектронные системы передачи информации» );

- лекционные, лабораторные, а так же курсовое проектирование по дисциплине «Устройства СВЧ и антенны» направления подготовки 11.05.01 Радиоэлектронные системы комплексы (профиль ( Радиоэлектронные системы передачи информации»).

Форма внедрения- методические указания по лабораторным работа м.

4. Основные публикации по теме диссертации: - Исследование характеристик антенной решетки на основе линзы Ротмана и антенн с эллиптическими плечами Федоров CAL, Рыжиков А.Г., Чугуевский В.И. // Вестник ВГТУ. 201Ъ г. Т. 9. Xs 2. С. 49-52.

- Использование цилиндров с анизотропным характером проводимости для упрощения модели искусственного диэлектрика / Авдюшин A.C., Ашихмнн A.B.,. Пастернак Ю.Г, Федоров С М. Чугуевский В, И. Я Радиотехника, 2014 г № 6, С.

100-104.

- Улучшение характеристик печатной антенны в виде бнконуса с помощью искусственного диэлектрика / Авдюшин A.C., Ашпхмин A.B., Пастернак Ю,Г\, Федоров СМ., Чугуевский В. И. // Радиотехника, 2014 г.,№б. С. ] 05-105.

- Широкополосный пленарный излучатель с вол ко водным питанием для антенных решеток систем спутниковой связи информационных сетей стандарта 5G / Чугуевский В.И., Пастернак Ю. Г., Федоров С. М. Вестник Воронежского института МВД России, 201S г., №1. С. 73-77.

- Синтез кольцевой антенной решетки с распределительной системой на радиальном волноводе для информационных сетей стандарта 5G / Чугуевский Б.И... Калинин Ю.Е„ Пастернак Ю. Г., Николаев П. В, Кострова В. Н., Федоров С. М. // Радиотехн ика, 2018 г., Ш. С. 7 0-75.

- Extremely high Q-facior metamaterialí; due to anapole excitation / A.A. Basharin, V. Chugqevsky, N. Volsky, M. Kafesaki, E.N, Bconomou. if Physical Review B, 2017,. 95

(3), 035104.

- Patch array with distribution system based on radial waveguide / Pasternak Yu. G., Proskurm D. iL, Fedorov S. ML, Chuguevskiy V.l. // Microwave and Optical

Technology Letters. 2018. T, 60. №5. C. 1115-1118.

5. Эффект от внедрения: повышение качества образования, достигаемое за счет новых знаний п области разработки и проектирования пленарных антенных решеток, умения применять в практической деятельности новые методики проектирования конструкций антенных решеток и управляемых экранов на основе метаматерналов для селекции электромагнитных волн.

Проректор по учебной paSoie --А.И. Колосов

« А; » _D5

2019 г.

Акционерное общество Нэучно-прсизводственное -редлриягие «КАЛУЖСКИЙ П Р И БО РОСТРОИТЕЛ Ь Н Ы Й ЗАВОД «ТАЙФУН»

АКТ

от

г. Калуга

О внедрении результатов научного исследования

Настоящий Акт удостоверяет, что методики проектирования, разработанные Чугуевским Виталием Игоревичем а рамках диссертационного исследования на тему «Пленарные антенные решетки для телекоммуникационных систем связир ¡аспирантура ОГБОУ БО «Воронежский Государственный Технический Университет», научный руководитель д т н профессор Юрий Геннадьевич Пастернак, ВГТУ г. Воронеж), используются АО «Тайфун» при разработке изделий спецтехники.

внедрение следующих методик проектирования антенных решеток:

- методика проектировав ¡/я антенной решетки нэ радиальном волноводе с неоднородным диэлектрическим заполнением:

- методика проектирования антенной решетки на радиальном волноводе с вспомогательной радио поглощающей решеткой из несимметричных вибраторов,

позволило улучшить качество согласования, снизить уровень бокоаых лепестков и обеспечить гадать V1 КПД при конечных габаритных размерах проектируемых антенных ре:иеток.

Заместитель генерального директорами ректор по конструкторским разработкам

С \

Начальник приборного конструкторского отдела

С В. Недодироз

2_Е 3. Колесников

УТВЕРЖДАЮ

директор

А.А. Петраков

2019 г.

УТВЕРЖДАЮ пьнын ^ректор АО НПП «АСС»

ПендюриЕ! В,А. 2019 г.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

результатов диссертации Чугуевского Виталия Игоревича, выполнеййэй ни соискание ученой степени кандидата технических наук

Мы, члены комиссии, назначенной генеральным директором АО НПП «Автоматизированные системы связи» Пендюриным В.А., в следующем составе: председатель комиссии - старший научный сотрудник АО НПП «АСО> Паламарчу* члены комиссии: начальник научно-исследовательского сектора АО НПП «АСС» Родионов C.B., ведущий инженер Кирпичеа П.А., подтверждаем, что перечисленные ниже результаты, полученные Чугуевским Н.И.. внедрены и использованы в АО НПП «Автоматизированные системы связи» при разработке широкополосных сканирующих антенных систем современных комплексов радиосвязи.

ПЕРЕЧЕНЬ ВНЕДРЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Эффективность внедренных ре-

1УЛЬТИТОВ

Методика проектирования многолучевой антенной решетки нз широкополосных вибраторов с рефлекторами, возбуждаемой с гтомощью линзы Ротмана,

Методика проектирования лилзьт Ро.лкПк! l' ■■ ■-.:j...:....■ :ными габаритными размерами.

Применение разработанных методик-11 оз вол ил о у Aie ньщить п отер 11, обусловленные излучением линзы Рот-мана, а также существенно уменьшим, г л-л:lр:[тные размеры антенной системы.

Председатель комиссии

Члены комиссии

^^гг C.B. Паламарчук П,А, Кирпичев " ^feiii-^C.A. Родионов