Синтез амплитудных распределений антенных решеток с повышенным коэффициентом использования поверхности раскрыва тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат наук Филимонова Юлия Олеговна

• Филимонова Юлия Олеговна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Филимонова Юлия Олеговна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДИК ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ РАСКРЫВА СОВРЕМЕННЫХ АНТЕННЫХ СИСТЕМ

1.1 Критерий оптимальности характеристики направленности антенных систем

1.1.1 Коэффициент использования поверхности раскрыва как один из основных параметров оптимизации антенных систем

1.1.2 Оптимальная форма характеристики направленности по заданному критерию

1.1.2.1 Форма диаграммы направленности

1.1.2.2 Влияние характеристики направленности излучателя на оптимальную форму множителя антенной решетки

1.1.2.3 Влияние шага антенной решетки на характеристику направленности

1.2 Повышение коэффициента использования поверхности раскрыва плоских антенных решеток

1.2.1 Обзор методик синтеза двухмерных амплитудных распределений по заданным линейным

1.2.2 Влияние формы апертуры на характеристики направленности

1.3 Выводы по разделу

ГЛАВА 2. ОПТИМАЛЬНАЯ ФОРМА ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПРАВЛЕННОСТИ ЛИНЕЙНОЙ АНТЕННЫ

2.1 Влияние формы диаграммы направленности на коэффициент использования поверхности раскрыва

2.1.1 Аппроксимированная форма диаграммы направленности

2.1.2 Ширина главного луча аппроксимированной диаграммы направленности

2.1.3 Усредненный уровень боковых лепестков

2.2 Выражение связи характеристики амплитудной диаграммы направленности и коэффициента использования поверхности раскрыва

2.2.1 Закон распределения излучаемой мощности в пространстве, переход к описанию амплитудной диаграммы направленности

2.2.2 Примеры расчетов характеристик диаграмм направленности

2.2.2.1 Непрерывный раскрыв

2.2.2.2 Дискретная структура

2.3 Связь главного луча аппроксимированной ДН с коэффициентом использования поверхности раскрыва для антенных решеток

2.4 Доказательство оптимальности формы диаграммы направленности для максимального значения коэффициента использования поверхности раскрыва при заданном уровне боковых лепестков

2.4.1 Зависимость коэффициента использования поверхности раскрыва от усредненного значения уровня боковых лепестков

2.4.2 Определение оптимального закона распределения боковых лепестков, соответствующего максимальному значению усредненного уровня боковых лепестков

2.5 Влияние направленных свойств излучателей на коэффициент использования поверхности раскрыва антенных решеток

2.5.1 Теорема перемножения в антенной технике и перераспределение боковых лепестков в пространстве

2.5.2 Оптимальная форма множителя антенной решетки по критерию максимума коэффициента использования поверхности раскрыва для заданного уровня боковых лепестков

2.5.3 Критерий оптимальности диаграммы направленности антенной решетки и множителя антенной решетки с учетом характеристики направленности излучателя

2.5.4 Примеры синтеза амплитудных распределений, сравнительный анализ

2.6 Влияние уровня боковых лепестков и длины антенной решетки на эффективность критерия оптимальности

2.7 Выводы по разделу

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ АМПЛИТУДНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЛИНЕИНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК С УЧЕТОМ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ

ИЗЛУЧАТЕЛЯ

3.1 Оптимизация непрерывных амплитудных распределений для антенных решеток по критерию минимума уровня боковых лепестков методом амплитудного синтеза

3.1.1 Амплитудное распределение вида «косинус m-ой степени» для антенных решеток

3.1.2 Амплитудное распределение вида «суперпозиция косинусов» для антенных решеток

3.1.3 Синтез оптимальных непрерывных амплитудных распределений с нарастающим уровнем боковых лепестков множителя антенной решетки

3.1.3.1 Оптимизация амплитудных распределений вида «косинус в квадрате на пьедестале» при синтезе диаграммы направленности с нарастающим уровнем боковых лепестков

3.2. Численные методы синтеза оптимальных диаграмм направленности

3.2.1 Синтез амплитудных распределений антенных решеток методом полного перебора

3.2.1.2 Примеры синтеза для разных структур антенных решеток

3.2.2 Метод прямого поиска при синтезе диаграмм направленности антенных решеток

3.2.2.1 Примеры синтеза для разных структур антенных решеток

3.2.3 Синтез диаграмм направленности с произвольным законом огибающей

боковых лепестков

3.2.3.1 Пример синтеза амплитудных коэффициентов с заданным законом распределения боковых лепестков

3.3. Сравнительный анализ синтезированных амплитудных распределений с

Дольф-Чебышевскими

3.4 Выводы по разделу

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА АМПЛИТУДНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ДЛЯ СЛУЧАЯ ПЛОСКИХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК

4.1 Оптимальная форма пространственной диаграммы направленности в случае плоских антенных решеток

4.2 Влияние геометрии раскрыва плоской антенной решетки на диаграмму направленности

4.3 Общий случай расчета одномерного эквивалентного амплитудного распределения, соответствующего плоского раскрыва, с заданным А(х, у) в плоскости^

4.4 Определение эквивалентных одномерных амплитудных распределений для разных геометрических раскрывов антенн

4.4.1 Исследование апертуры плоской антенны в форме квадрата

4.4.2 Исследование апертуры плоской антенны в форме прямоугольника

4.4.3 Исследование апертуры плоской антенны в форме круга

4.4.4 Исследование апертуры плоской антенны в форме эллипса

4.5 Методика расчета оптимальных амплитудных распределений плоских антенных решеток по заданным одномерным распределениям

4.5.1 Учет эквивалентного амплитудного распределения, вызванного геометрией раскрыва при реализации оптимальных характеристик

4.5.2 Методика расчета амплитудных распределений для круглого раскрыва

4.5.3 Методика расчета амплитудных распределений для эллиптического

раскрыва

4.6. Примеры расчета двухмерных амплитудных распределений с учетом геометрии раскрыва

4.6.1 Расчет двухмерных амплитудных распределений для непрерывных круглых раскрывов с заданным одномерным амплитудным распределением

4.6.2 Расчет двухмерных амплитудных распределений для непрерывных эллиптических раскрывов с заданным одномерным амплитудным распределением

4.6.3 Расчет двухмерных амплитудных распределений для антенной решетки

круглого раскрыва с заданным одномерным амплитудным распределением

4.7 Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Основные термины и условные сокращения

ДН - диаграмма направленности КУ - коэффициент усиления

КИПР - коэффициент использования поверхности раскрыва

УБЛ - уровень боковых лепестков

БЛ - боковые лепестки

АР - антенная решетка

ФАР - фазированная антенная решетка

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез амплитудных распределений антенных решеток с повышенным коэффициентом использования поверхности раскрыва»

Актуальность темы.

К современным антенным системам предъявляется ряд требований, одно из которых получение в фиксированной полосе частот максимального значения коэффициента направленного действия (КНД) при заданном уровне боковых лепестков (УБЛ). Перед разработчиками антенной системы возникает противоречивое требование увеличить КНД при сохранении заданного низкого УБЛ. Один из путей увеличения КНД без ухудшения УБЛ при заданных относительных размерах апертуры антенны - увеличение эффективной поверхности антенны, которая характеризуется коэффициентом использования поверхности раскрыва (КИПР).

Необходимо отметить, что реальный УБЛ антенной решетки (АР) определяется не только регулярным (теоретическим) значением, но и зависит от точности реализации амплитудно-фазового распределения, структуры АР (количества излучателей), а также значения КИПР. Для данной элементной базы распределительной системы минимально возможный УБЛ определяется статистической фиксированной величиной, ниже которой нет смысла задавать теоретический УБЛ, который и определяет значение КИПР. Снизить ожидаемый статистический (предельный) УБЛ для заданных среднеквадратических отклонений (СКО) амплитудно-фазового распределения и числа излучателей можно только за счет увеличения КИПР. В этом аспекте важность оптимизации КИПР, его повышение при заданном теоретическом УБЛ, заключается в увеличении КНД антенной системы и снижении ожидаемого статистического УБЛ. С другой стороны увеличение КИПР, при сохранении требуемого КНД и заданного УБЛ, позволит уменьшить геометрическую площадь раскрыва, массогабаритные показатели антенной системы и, как следствие, сократить финансовые затраты на ее изготовление.

Значение КИПР напрямую определяется амплитудным распределением АР. Анализ публикаций, посвященных вопросам синтеза амплитудных распределений с высоким КИПР для заданного УБЛ, позволяет сделать вывод о том, что на этапе

синтеза амплитудных распределений не учитывается влияние ДН излучателя, что приводит к не оптимальности ДН по рассматриваемому критерию. Еще одной из важных задач является реализация амплитудных распределений линейных АР на плоскости при сохранении высокого значения КИПР. Существующие методы и подходы обладают рядом недостатков, приводящих зачастую к существенному снижению КИПР плоской АР.

Таким образом, разработка методик синтеза амплитудных распределений АР с повышенным КИПР для заданного УБЛ является важной и актуальной задачей.

Цель работы - разработка новых подходов и методик синтеза амплитудных распределений антенных решеток, позволяющих повысить значение КИПР при заданном уровне боковых лепестков.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1) Сформулировать критерий оптимальности ДН АР, обеспечивающий максимальное значение КИПР для заданного УБЛ.

2) Исследовать влияние ДН излучателей на оптимальную форму множителя АР.

3) Разработать методики синтеза оптимальных амплитудных распределений линейных АР.

4) Провести сравнительный анализ амплитудных распределений, синтезированных с учетом ДН излучателя со считающимися оптимальными Дольф - Чебышевскими распределениями по КИПР для заданного УБЛ.

5) Определить оптимальную форму плоской апертуры АР по критерию максимума КИПР для заданного УБЛ.

6) Разработать методику расчета двухмерных амплитудных распределений по заданному одномерному, позволяющую учесть геометрию раскрыва и обеспечить требуемую форму пространственной ДН во всех плоскостях.

7) Синтезировать амплитудные распределения двухмерных АР по

предложенной методике и провести сравнительный анализ с результатами известных методик по полученному значению КИПР.

Объектом исследования является АР с низким УБЛ.

Предметом исследования являются алгоритмы синтеза амплитудных распределений линейных и плоских АР.

Методы исследования.

Решения поставленных задач было выполнено с применением: аппарата классической электродинамики и теории антенных устройств, теории функций комплексного переменного, теории дифференциального и интегрального исчислений. Применялось численное моделирование и оптимизации на основе компьютерных САПР: CST Microwave Studio, Mathcad, MATLAB.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1) Впервые получено соотношение связи ДН линейной АР с КИПР, на основе которого КИПР определяется через амплитудные ДН как теоретические, так и экспериментальные.

2) На основании вышесказанного соотношения, с учетом характеристики направленности излучателя, сформулирован и обоснован критерий оптимальности ДН игольчатого типа с низким УБЛ, обеспечивающий при заданном УБЛ максимальное значение КИПР; установлены необходимое условие оптимальности для множителя АР и достаточное условие оптимальности ДН АР.

3) Предложена методика синтеза амплитудных распределений множителя АР конечных размеров с заданным законом огибающей боковых лепестков, позволяющая получить оптимальные амплитудные распределения с учетом ДН излучателя для заданного УБЛ. Синтезированные амплитудные распределения обеспечивают большее значение КИПР, чем Дольф-Чебышевские распределения.

4) Предложена методика синтеза двухмерных амплитудных распределений по заданным линейным распределениям, позволяющая за счет учета геометрии раскрыва антенны получать большее значение КИПР по сравнению с известными методами.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректной постановкой задач, адекватностью применения математического аппарата, результатами имитационного моделирования, соответствием полученных результатов фундаментальным физическим принципам (закон сохранения энергии), а также экспериментальными исследованиями.

Практическая ценность работы. На основе выполненных теоретических исследований предложены алгоритм и программа расчета линейных амплитудных распределений для заданного УБЛ с учетом ДН излучателей. Данные алгоритм и программа позволяют синтезировать амплитудные распределения с высоким КИПР, что приводит к увеличению КНД, КУ антенной системы и к снижению статистического УБЛ.

Разработана методика расчета двухмерных амплитудных распределений по заданным линейным распределениям, которая позволяет получать диаграммообразующие схемы приемных АР и фазированных антенных решеток (ФАР) с существенно большими значениями амплитуд крайних излучателей.

Основные положения, выносимые на защиту.

1) Установленная связь амплитудной ДН линейной АР с КИПР позволяет определить оптимальную форму ДН АР в части закона огибающей БЛ по критерию максимума КИПР для заданного УБЛ.

2) Учет ДН излучателя при синтезе амплитудных распределений позволяет увеличить значение КИПР для заданного УБЛ.

3) Необходимым условием оптимальности множителя АР является нарастающий УБЛ по закону обратно пропорциональному функции ДН излучателя в каждой пространственной плоскости.

4) Синтез амплитудных распределений в двухмерных АР по заданному одномерному, с учетом геометрии раскрыва, и применение радиальных амплитудных распределений позволяют получить оптимальную форму пространственной ДН, обеспечивающей повышенное значение КИПР.

Реализация и внедрение результатов исследований.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Конструирование и

технология радиоэлектронных средств» Новосибирского государственного технического университета. Теоретические результаты работы использованы в ходе выполнения опытно-конструкторских работ ОАО «НПО НИИИП-НЗиК», что подтверждено двумя актами внедрения. Часть материалов работы использована в учебном процессе при подготовке бакалавров и инженеров в дисциплинах «СВЧ антенны», «Техническая электродинамика», а также при выполнении квалификационных работ бакалавров, инженеров и магистров.

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались и докладывались на следующих конференциях: XI Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения - 2012», г. Новосибирск; «Наука, Технологии, Инновации. - 2013», г. Новосибирск; Всероссийская конференция «Электроника и микроэлектроника СВЧ - 2014», г. Санкт - Петербург; Всероссийская научно-техническая конференция «Современные проблемы радиоэлектроники - 2014», г. Красноярск; XII Международная конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения - 2014», г. Новосибирск; II Всероссийская конференция «Московская микроволновая неделя - 2014», г. Москва; 53-я Международная научная студенческая конференция «МНСК - 2015», г.Новосибирск.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 21 научная работа: 7 статей в ведущих научных журналах и изданиях, входящих в перечень, рекомендованный ВАК РФ; 11 статей и докладов опубликованы в сборниках и материалах Международных и Российских конференций; 2 патента на изобретение, 1 госбюджетный отчет.

Личный вклад. Все положения и результаты, выносимые на защиту и составляющие основное содержание диссертационной работы, получены автором лично или при непосредственном его участии.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения,

библиографического списка используемой литературы. Объем работы составляет 162 страниц машинописного текста, включая 84 рисунков, 30 таблиц, списка литературы из 93 наименований и 4 приложений.

Содержание глав диссертационной работы

В первой главе исследованы вопросы теории синтеза амплитудных распределений линейных и плоских антенн. Рассмотрены различные критерии оптимальности и соответствующие им формы ДН. Исходя из требований к повышенному КНД АР и низкому УБЛ выбран важный критерий оптимальности - максимальное значение КИПР для заданного УБЛ. Исследованы научные публикации по синтезу амплитудных распределений линейных АР, исходя из выбранного критерия оптимальности ДН. Приведен обзор методик и анализ научных публикаций по проблеме синтеза двухмерных амплитудных распределений, влиянию геометрии апертуры на ДН антенны и ее характеристики.

Во второй главе рассмотрены формы ДН линейной АР, обоснована, с физической точки зрения, оптимальная форма ДН. Получено соотношение связи КИПР линейной АР и амплитудной ДН в плоскости линейной АР для соответствующего им синфазного амплитудного распределения. Получена формула расчета КИПР линейной АР через амплитудную ДН.Так же во второй главе исследовано влияние ДН излучателя на форму ДН АР. Показано, что крутизна характеристики излучателя влияет на распределение БЛ, что необходимо учитывать на этапе синтеза оптимальных амплитудных распределений, обладающих максимальным КИПР для заданного УБЛ. Сформулирован критерий оптимальности множителя АР с точки зрения максимума КИПР для заданного УБЛ и ДН излучателя, а также сформулированы достаточное и необходимое условия оптимальности ДН.

В третьей главе рассматриваются вопросы синтеза амплитудных распределений линейных АР. Проведена оптимизация непрерывных амплитудных распределений вида «косинус т - ой степени» для дискретной структуры методом амплитудного синтеза по критерию минимума УБЛ. На основе

синтезированных амплитудных распределений для дискретных структур, получен новый класс амплитудных распределений - суперпозиция косинусов с лучшим соотношением КИПР и УБЛ по сравнению с исходными. Так же в работе предложена методика оптимизации амплитудных распределений путем ввода в исходное амплитудное распределение корректирующих амплитудных функций. На основе методов полного перебора и прямого поиска впервые синтезированы амплитудные распределения для линейных АР различной структуры с учетом ДН излучателей.

Четвертая глава посвящена вопросам синтеза двухмерного амплитудного распределения исходя из заданного амплитудного распределения линейной АР. Доказано, что оптимальную форму ДН по критерию максимума КИПР для заданного УБЛ, возможно получить только на эллиптическом (круглом) раскрыве. Предложена методика синтеза двухмерных амплитудных распределений по заданным одномерным, которая применима как для непрерывных раскрывов, так и для АР с произвольной сеткой расположения излучателей. Для реализации сложных амплитудных распределений на плоскости, представленных суперпозицией, получена формула перехода для нахождения пространственного пьедестала. В работе приведены примеры синтеза ДН плоской АР как для эллиптического раскрыва, так и для круглого и сравнение ее с ДН линейной АР. Проведен сравнительный анализ предложенного метода с методом перемножения.

В заключении кратко изложены основные результаты диссертационной работы.

1.Аналитический обзор методик повышения коэффициента использования поверхности раскрыва современных антенных систем

1.1 Критерий оптимальности характеристики направленности антенных систем

Современные антенные системы должны обладать максимальным коэффициентом усиления (КУ), КНД и, следовательно, иметь ДН игольчатого типа (узкий главный луч и заданный низкий УБЛ - порядка -40 дБ и ниже). Такие требования к антенным системам предъявляются из-за необходимости повышения достоверности определения угловых координат цели, опознавания, обеспечения устойчивой связи с объектами радиолокационной станцией (РЛС), улучшения помехозащищенности и т.д., в условиях действующих постановщиков активных и пассивных помех. Ширина главного луча ДН зависит от размеров антенны, от КИПР и УБЛ. Для заданных габаритных размеров значение КИПР напрямую определяет ширину луча.

В работах Зелкина Е.Г. [1,2] описаны методы синтеза антенн с оптимальными параметрами. Рассматривается синтез амплитудного распределения, при котором возможно получить безлепестковые диаграммы, с отсутствием БЛ (рис. 1.1), при чем имеет место деформация главного луча в области БЛ.

D(9)

0,2 0,4 0,6 0,8 sind Рис.1.1. Безлепестковые ДН линейной антенны

Однако данные ДН практически редко требуются. Кроме того, у безлепестковой ДН имеются затянутые «хвосты», и, не смотря на то, что у них отсутствуют БЛ, боковое излучение может быть значительным. Поэтому для получения более узкой ДН при заданном размере антенны допускают наличие БЛ, но ограничиваются их допустимым уровнем.

Также известно такое понятие как оптимальная разностная диаграмма. Данная ДН описана в работах Минковича Б.М. [3,4], Маркова Г.Т. и Сазонова Д.М. [5]. Такая ДН имеет в главном направлении 0 и противофазные главные лепестки, и основной ее параметр - это крутизна в «нулевом» направлении при

<9 = 0° (рис. 1.2).

Рис.1.2. Оптимальная разностная ДН

Критерий оптимальности данной ДН - максимальная крутизна ДН при заданном УБЛ.

Следующий тип оптимальных ДН - секторная ДН (рис.1.3) [1,2,6].

Рис. 1.3. Секторная ДН

Критерий - ограничение УБЛ в пределах области видимых углов вне заданного сектора и уровня колебаний главного лепестка ДН (рис. 1.3).

Исходя из требований к повышенному КНД АР и низкому УБЛ, можно заключить, что наиболее важным критерием оптимальности является критерий максимума КИПР для заданного УБЛ. Причем УБЛ определяется максимальным БЛ (рис.1.4).

/в), дБ

- 20

- 40

- 60

- 80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 9, град.

Рис. 1.4. ДН АР

1.1.1 Коэффициент использования поверхности раскрыва как один из основных параметров оптимизации антенных систем

КИПР - характеристика, определяющая эффективность использования поверхности раскрыва АР.

КИПР входит в определение такого важного параметра АР, как КНД:

D =

4nS

геом

Л

v

Если определены нормированные габаритные размеры антенны,

4nS

геом

Л1

= const, то единственным путем повышения КНД для заданного УБЛ

является увеличение КИПР. КИПР можно определить как нормированный КНД,

т.е. КНД, отнесенный к заданной нормированной площади-т

Л

геом

Как представлено во множестве работ [5,7-9,10-14], максимально возможным КИПР (V = 1) обладает равномерное амплитудное распределение

0

тах

Ап = 1, ДН которого представлена на рис. 1.5 а, б.

£(8), отн.ед.

^6), дБ

0.5

- 50 0

9, град.

50

0

- 10 - 20 - 30

- 50

0

9, град.

50

а б

Рис. 1.5. ДН с равномерным амплитудным распределением а) в

относительных единицах б) в дБ

ДН с данным амплитудным распределением имеет следующие характеристики: УБЛ - ^ = -13.2 дБ, ширина луча по уровню половинной

X

мощности - 2^0.5 =48.33 —, КИПР - у = 1, где 2Ь = (2Ы-\ длина

2 ^

эквидистантной АР, 2N - число излучателей в линейке, d - шаг АР. Структура линейной АР представлена на рис.1.6.

-ы

-3-2-10 1 2 3

N

Рис. 1.6. Структура АР.

Как видно из рис. 1.5, УБЛ относительно высок, поэтому равномерное амплитудное распределение находит ограниченное применение. В частности, данное амплитудное распределение используется в режиме «на передачу», когда основная задача - получить максимальное значение вектора Пойтинга с фиксированной площади антенны в направлении излучения, соответствующему положению главного луча, при этом к УБЛ требования не предъявляются.

В режиме «на прием» высокий УБЛ не обеспечивает помехозащищенность системы, что в большинстве случаев не допустимо, поэтому равномерное

1

0

X

амплитудное распределение в режиме «на прием» практически не используются.

Необходимо понизить УБЛ при сохранении максимально возможного КИПР, поэтому стоит задача синтеза таких амплитудных распределений, которые обладают оптимальным соотношением КИПР для заданного УБЛ.

Под синтезом амплитудного распределения понимается класс задач, связанных с нахождением законов распределения излучающих источников (токов или полей) в антенне, обеспечивающих формирование заданной ДН [15,16]. 1.1.2 Оптимальная форма характеристики направленности по заданному критерию

1.1.2.1 Форма диаграммы направленности

Рассмотрим возможные варианты формы множителя (рис. 1.7 а,б,в) АР и соответствующие им варианты ДН АР при учете направленных свойств излучателей (рис. 1.8 а,б,в). В качестве излучателя взят полуволновый вибратор

над экраном в плоскости вектора напряженности электрического поля Е. Формы множителя АР:

1) Со спадающей огибающей БЛ (рис. 1.7 а,)

2) С равномерной огибающей БЛ (рис. 1.7 б)

3) С нарастающей огибающей БЛ (рис. 1.7 в)

0 - 20

- 40

- 60 - 80

- 100

т дБ

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

9, град.

0 - 20

- 40

- 60 - 80

100

А(9), дБ

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

9, град.

0 20 40 60 80 - 100

т дБ

у

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

9, град.

а б

Рис.1.7. Формы множителя АР

Формы ДН АР:

1)Со спадающей огибающей БЛ (рис. 1.8 а,б)

2) С равномерной огибающей БЛ (рис. 1.8 в)

в

£(9), дБ

- 20

- 40

- 60 - 80

- 100 - 120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 - 20

- 40

- 60 - 80

100 120

£(9), дБ

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 - 20

- 40

- 60 - 80

100 120

£(9), дБ

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

9, град.

9, град.

9, град.

а б в

Рис.1.8. Формы ДН АР

На рис. 1.8 пунктирной линией показана ДН излучателя.

Форма ДН напрямую зависит от вида амплитудного распределения. Данному вопросу посвящено множество работ, в которых рассматриваются различные амплитудные распределения и свойства ДН (ширина ДН по уровню половинной мощности, по нулевому уровню, максимальный УБЛ, КИПР), определяемых по ним.

В работах [5,7,17,18] рассмотрены распределения типа «косинус т - ой степени», «косинус т -ой степени на пьедестале», «распределение по треугольнику». ДН, при использовании этих амплитудных распределений, имеет спадающие БЛ (рис. 1.7 а). Подробно описаны свойства ДН с использованием данных амплитудных распределений. Показано, что при использовании распределения «косинус в квадрате на пьедестале» можно добиться приближения к форме ДН с равными БЛ (рис.1.7 б). Описанные амплитудные распределения находят широкое применение, в частности, из-за простоты реализации. Однако они не обеспечивают оптимального соотношения между КИПР и заданным УБЛ.

Известно, что оптимальными (т.е. обладающими минимальной шириной главного луча при заданном уровне бокового излучения, или - минимальной величиной последнего при заданной ширине луча) считаются так называемые Чебышевские ДН [15,19,20]. Данное амплитудное распределение позволяет получить форму множителя АР с равномерными БЛ во всем секторе пространства (рис. 1.7 б). В работе [21,22] Дольфом было показано, что оптимальные ДН, имеющие БЛ одинакового уровня, могут быть представлены в виде полиномов

Чебышева. Однако результаты данной работы были справедливы только для поперечных излучающих АР с расстоянием между излучателями Л/ 2 < d <Л. В работах Покровского В.Л. [23,24] и Риблета [25] данные ограничения были сняты. Покровский показал, что для любого шага между излучателями d оптимальная ДН может быть представлена полиномом, наименее уклоняющимся от 0 на двух отрезках (-1,-а) и (1, а), где а - некоторый параметр больший 1. Этими

, Л

полиномами являются полиномы Чебышева - Ахиезера и в случае, когда d > — данные полиномы переходят в обычные полиномы Чебышева [1]. Решетки с

л Л

шагом d < — используются обычно в осевом режиме излучения [7].

Дольф представляет множитель системы АР в виде полинома степени 2М = 2N -1, где 2N - число излучателей системы, от переменной связанной с углом в, причем коэффициенты этого полинома определяются токами А в

Л

элементах решетки. При d > — токи А можно подобрать так, чтобы указанный

полином соответствовал полиному Чебышева той же степени 2М. На рис. 1.9 представлен график полинома Чебышева для М = 4.

Рис. 1.9. График полинома Чебышева для М = 4.

Известно, что из всех многочленов данной степени, у которых коэффициент при наибольшей степени X равен единице, полином Чебышева на интервале

(-1< х < 1) имеет: 1) наименьшее значение по модулю (наименьшее уклонение от

0 на данном интервале); 2) наибольшее значение корня [1]. Следовательно, если ДН АР представить в виде полинома Чебышева, то ДН будет оптимальной

Для подтверждения оптимальности Дольф-Чебышевского амплитудного распределения проведено множество работ. К примеру, в работе [7] приведено сравнение ДН с Дольф-Чебышевским амплитудным распределением для 7-ми элементной решетки осевого излучения с равномерным возбуждением, а также с замедленной фазовой скоростью с оптимальной фазировкой по Хансену и Вудьярду и с возбуждением по методу Щелкунова (рис. 1.10).

Рис. 1.10. ДН семиэлементной АР осевого излучения с ё = Л/4 при четырех различных амплитудных распределениях. а) равномерном; б) оптимальном по Хансену и Вудъярду; в) оптимальном по Щелкунову; г) оптимальном Дольф-

Чебышевском.

Представлены графики, из которых следует преимущества Чебышевского распределения при создании оптимальной ДН. Также в работе [27] проведено сравнение АР поперечного излучения с Дольф-Чебышеским амплитудным распределением с АР с равномерным и биномиальным распределениями. Получены и приведены графические зависимости и таблицы, подтверждающие, что Дольф-Чебышевские АР обладают минимальной шириной главного лепестка ДН при заданном УБЛ.

Следует отметить, что Дольф - Чебышевкие АР наименее критичны к допускам изготовления, наиболее широкополосны и поэтому из всех оптимальных антенн на практике они предпочтительнее [1].

Исходя из рассматриваемого критерия оптимальности предполагается, что оптимальная форма ДН АР (рис.1.8 б) имеет следующие особенности:

1) Равенство БЛ во всем секторе пространства

2) Количество БЛ определяется числом излучателей и относительным шагом АР; для непрерывных раскрывов - относительной длиной апертуры.

Л

Для структуры АР с числом излучателей 2N = 10 и шагом d = — имеем

оптимальную форму ДН АР, представленную на рис. 1.8 б. Для рассматриваемой структуры оптимальная ДН имеет четыре БЛ одного уровня. 1.1.2.2 Влияние характеристики направленности излучателя на оптимальную форму множителя антенной решетки

По известной в антенной технике, теореме перемножения, описанной в литературе [5-8,17,26,28-30], ДН АР определяется как произведение множителя АР на ДН излучателя. Под множителем АР понимают абстрактное математическое понятие, удобное для анализа свойств решеток, но физически он не реализуем [1], т.е. для АР, состоящей из всенаправленных (изотропных) излучателей.

Из представленной теоремы следует, что ДН излучателя влияет на оптимальную форму ДН АР (рис.1.8) и это необходимо учитывать на этапе синтеза. Из выше сказанного следует вывод о том, что одним из путей повышения КИПР АР является учет ДН излучателя.

Синтезированные Дольфом ДН, получены для множителя АР и при учете направленных свойств излучателей ДН АР не является оптимальной по рассматриваемому критерию, БЛ будут иметь спад. Тем не менее, в литературе представлены методы синтеза множителя АР близкого к Чебышевским решеткам. Так в патенте № 2357338 21/00, опубликованном 27 мая 2009 года [31]

описан способ синтеза квазиоптимальной антенны, который заключается в том, что в качестве исходного амплитудного распределения берется распределение «косинус на пьедестале», затем рассчитывается исходная ДН и соответствующий ей КИПР. Далее дополнительно осуществляется процедура оптимизации антенны, состоящая из этапов подбора - итераций. В каждой итерации сначала определяется амплитудное распределение поля, для чего задаются значением амплитуды для каждого из излучателей, а затем рассчитывается ДН и соответствующие ей КИПР и УБЛ. Число итераций определяется нахождением квазиоптимальной ДН, обладающей по сравнению с исходной ДН, максимальным КИПР, а ее УБЛ не превышает заданного УБЛ.

Данный способ синтеза, как уже говорилось, дает приближение начального исходного амплитудного распределения «косинус на пьедестале» к ДН с Дольф-Чебышевским амплитудным распределением (т.е. синтезированная ДН является квазиоптимальной), однако синтез также проведен без учета направленности излучателей, входящих в состав АР, что в реальных антенных системах приведет к еще большему отклонению от оптимальной формы ДН.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Филимонова Юлия Олеговна, 2015 год

Список литературы:

1) Зелкин Е.Г. Методы синтеза антенн// Е.Г. Зелкин, В.Г. Соколов - М.: Сов.радио, 1980.- 296 с.

2) Зелкин Е.Г. Задачи синтеза антенн и новые методы их решения. Кн. 1./ Е.Г. Зелкин, В.Ф. Кравченко - М.: ИПРЖР, 2002. - 72 с.

3) Минкович Б. М. Теория синтеза антенн/ Б.М. Минкович, В.П. Яковлев -М.: Сов. Радио, 1969. - 294 с.

4) Минкович Б.М. Оптимальный интерполяционный синтез апертурных диаграмм направленности / Б. М. Минкович// Радиотехника и электроника,1969. -т.14. - № 8, С. 1391-1399.

5) Марков Г.Т. Антенны. Учебник для студентов радиотехнических специальностей вузов// Г.Т. Марков, Д.М. Сазонов - М.: Энергия, 1975. - 528с.

6) Balanis C.A. Modern antenna Handbook. - John Willey & Sons, INC., 2008.1680 p.

7) Воскресенский Д.И. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток// Д.И. Воскресенский, В.И. Степаненко - М.: Радиотехника, 2003.- 632с.

8)Неганов В. А. Современная теория и практические применения антенн/ В.А. Неганов, Д.П. Табаков, Г.П. Яровой - М.: Радиотехника, 2009. - 720 с.

9) Бахрах Л.Д. Проблемы антенной техники/ Л.Д. Бахрах, Д.И. Воскресенский - М.: Радио и связь, 1989. - 368 с.

10) Андрусевич Л.К. Антенны и распространение радиоволн/ Л.К. Андрусевич, А.А Ищук, К.А. Лайко - Новосибирск: НГТУ, 2006. -396 с.

11) King R.W.P. The theory of linear antennas. Harvard University Press, Cambridge, Mass, 1956, p. 351-354.

12) Верещагин Е.М. Антенны и распространение радиоволн/ Е.М. Верещагин - Москва: Воениздат, 1964. - 240 с.

13) Stutzman W.L., G.A. Thiele. Antenna theory and design. 2nd Ed./ W.L.Stutzman, G.A. Thiele - New York: Wiley,1998. - 648 p.

14) Skolnik M. Introduction to radar systems. - New York: McGraw-Hill, 2001.-

581 p.

15) Обуховец В.А., А.О. Касьянов «Микрополосковые отражательные антенные решетки. Методы проектирования и численное моделирование: Монография/ В.А Обуховец, А.О. Касьянов. - М.: Радиотехника, 2006. - 240 с.

16) Дмитриев В.И., Березина Н.И. Численные методы решения задач синтеза излучающих систем./ В.И. Дмитриев, Н.И. Березина. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - 112 с.

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

18) Драбкин А.Л. Антенно - фидерные устройства / А.Л. Драбкин, В.Л., Зузенко, А.Г. Кислов. - М., «Сов.радио», 1974. - 536 с.

19) Обуховец В.А., Мельников С. Ю. Оптимизация диаграмм направленности антенных решеток / В кн. Рассеяниеэлектромагнитныхволн. Таганрог: ТРТУ, 1999, с. 93-101.

20) Reuve S. Design of Transverse Slot Arrays Fed by a Boxed Stripline/ S.Reuve, R.S. Elliot // IEEE Transactions on antennas and propagation, vol. ap-31, no. 4, 1983. - p. 545 - 552.

21) Dolph C.L. A current distribution for broadside arrays which optimizes the relationshipe between beam width and sidelobe level. Proc. IRE, 1946. - №.34. - pp. 335-348.

22) Salzer H.E. Calculating Fourier coefficients for Chebyshev patterns. Proc. IEEE, 1975. - vol.63, pp. 195 - 197.

23) Покровский В. Л. Об оптимальных линейных антеннах. - Радиотехника и электроника, 1956, т. 1, № 5, с. 594 - 600.

24) Покровский В.Л. К теории оптимальных линейных антенн. -Радиотехника и электроника, 1957, т.2, № 12, с.1550-1551.

25) Riblet H.I. Note on the maximum directivity of on antenna. - Proc. IRE, 1948, v.36, №5, p. 620 - 624.

26) Ерохин Г.А. Антенно - фидерные устройства и распространение радиоволн/ Г. А. Ерохин, О. В. Чернышев, Н.Д Козырев, В. Г. Кочержевский - М.:

Горячая линия-Телеком, 2007. - 491 с.

27) Improving directivity and SLL max in uniform space and non uniform excitation antenna arrays. Amer Tawfeeq Abed. Canadian Journal on Electrical and Electronics Engineering, 2012, October, v.3, № 8, p. 452-457.

28) Balanis C. Antenna theory: Analisys and Design. - John Willey & Sons, INC., 1997. - 959 p.

29) Романович А. Г. Синтез кольцевых антенных решеток заданной конструкции с учетом диаграммы направленности излучающего элемента: Дис. канд. техн. наук: Спец. 05.12.07 - « Антенны, СВЧ устройства и их технологии» / А.Г. Романович; Белорус. гос. ун-т информатики и радиоэлектроники; Науч. рук. А. А. Калинин. - Минск, 2011. - 144 с.

30) Hansen R. C. Phase Array Antennas. - Hoboken, NJ, USA: Wiley & Sons, Inc., 2009. - 572 p.

31) Пат. № 2357338 РФ, МПК H01Q 21/00. Способ синтеза квазиоптимальной антенны / Н.Д. Бородин, М. В. Исаков, В.Т. Ковалев, С.М. Сергеев // Изобретения. - 2009. - № 15. - С.13.

32) Peter Joseph Bevelacqua, Antenna Arrays-Performance limits and geometry, Doctoral thesis, Virginia Thech University, Antenna Engineering Team,2007.

33) Зелкин Е.Г. Синтез антенн на основе атомарных функций. Книга 2./ Е.Г. Зелкин, В.Ф. Кравченко. - М.: Радиотехника, 2003. - 72 с.

34) Айзенберг Г.З. Антенны УКВ.- М.: Связь, 1977.- Ч.2.- 288 с.

35) Бахрах Л.Д. Синтез излучающих систем/ Л.Д, Бахрах, С.Д. Кременецкий - М.: Сов. радио, 1980. - 232 с.

36) Hansen R.C. Array pattern control and synthesis. Proceedings of the IEEE, Vol. 80, No. 1, January 1992, p. 141-151.

37) Вендик О.Г. Антенны с электрическим сканированием. Введение в теорию/ М.Д. Парнес под ред. Л.Д. Бахраха - СПб, 2001. - 250 с.

38) Бененсон Л.С. Антенные решетки. Методы расчета и проектирования. Обзор зарубежных работ/ Л.С. Бененсон, В.А. Журавлев, С.В. Попов, Г.А. Постнов. - М.: Сов.радио, 1966. - 368 с.

39) Фролов О.П. Антенны и фидерные тракты для радиорелейных линий связи/ О.П. Фролов - М.: Радио и связь, 2001. - 416 с.

40) Шифрин Я. С. Антенны / Я.С. Шифрин - Издание академия: «ВИРТА им. Говорова Л.А.», 1976. - 408 с.

41) Petrella. N. Planar arrays synthesis with minimum sidelobe level and null control using particle swarm optimization // Int. Conf. Microwaves, Radar, Wireless Comm., 2006. - p. 1087-1090.

42) Quevedo-Teruel Q. Ant colony optimization in thinned array synthesis with minimum sidelobe level / O. Quevedo-Teruel, E. Rajo-Iglesias. // IEEE Trans. AntennasPropag. Letters, vol. 5, 2006. - p. 349-352.

43) Мищенко С.Е. Метод синтеза антенной решетки по требованиям к форме диаграммы направленности и вариации нормы тока в раскрыве / С.Е. Мищенко, Д.С. Махов, А.В. Старченко // Труды III Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь» - ИРЭ РАН,2009. - С. 100-107.

44) Айзенберг Г.З. Антенны УКВ./ Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.К. Терёшин - М.: Связь, 1977.- Ч.1. — 384 с.

45) Panduro M. A. A comparison of genetic algorithms, particle swarm optimization and the differential evolution method for the design of scannable circular antenna arrays/ M.A. Panduro, C.A. Brizuela, L.I. Balderas, D.A. Acosta // Progress in Electromagnetics Research B, vol. 13, 2009 - pp. 171-186.

46) Panduro M. A. Optimization of non-uniform linear phased array using genetic algorithms to provide maximum interference reduction in a wireless communication system/ M.A. Panduro // Journal of the Chinese Institute of Engineers JCIE, Special Issue: Communications, vol. 29, No. 7, 2006. - p. 1195-1201.

47) Panduro, M. A. Design of coherently radiating structures in a linear array geometry using genetic algorithms/ M.A. Panduro // AEU International Journal of Electronics and Communications, vol. 61, No. 8, 2007. - p. 515-520.

48) Panduro, M. A. Design of non-uniform circular antenna arrays for side lobe reduction using the method of genetic algorithms/ M.A. Panduro, A. L. Mendez, R. Dominguez, G. Romero // AEU International Journal of Electronics and

Communications,vol. 60, No. 10, 2006. - p. 713-717.

49) Mohammad Shihab, Yahya Najjar, Nihad Did, Majid Khodier. Design of non-uniform circular antenna arrays using particle swarm optimization. Jornal of Electrical engineering, vol.59, no.4, 2008, p. 216-220.

50) Mandal P., Ghoshal S.P., Bhattacharjee A.K. Optimal design of concentric circular antenna arrays using particle swarm optimization with constriction factor approach/ P. Mandal, S.P. Ghoshal, A.K. Bhattacharjee // International Journal of Computer Applications. vol. 1, No. 17, 2010. - p. 112-116.

51) Hickman C.E., Neff H.P.,Tillman J.D. The theory of a single-ring circular antenna array. Communication and Electronics, № 5, 1961. - p. 110-115.

52) Ta-Shing Chu. On the use of uniform circular arrays to obtain omnidirectional patterne. IRE Trans. On Ant. And Prop.,v. AP-7, № 4, 1959. - p.436.

53) Taylor T.T. Design of circular apertures for narrow beamwith and low sidelobes. IRE Trans. On Ant. And Prop., v. - 8, №1, 1960. - p.17.

54) M. Khodier and M. Al-Aqeel. Linear and circular array optimization: a study using particle swarm intelligence. Progress in electromagnetic research B, Vol. 15, 2009. - p. 347-373.

55) Neff H.P., Tillman J.D. An electronically scanned circular antenna arrays. IREInt. Conv. Rec., 1960, pt. I, p. 41-47.

56) Зотов В.Е. Маловыступающая кольцевая антенна для подвижной связи в УКВ диапазоне: Дис. канд.техн.наук: Спец. 05.12.07 - «Антенны, СВЧ устройства и их технологии» / В.Е. Зотов; Воронеж. гос. техн. ун-т; Науч. рук. В.И Юдин. -Воронеж, 2013. - 127 с.

57) Сравнительный анализ плоских активных решеток с разной формой раскрыва по энергетическому показателю./ О.А. Юрцев, А.П. Юбко, Д.В. Москалев, Н.М. Наумович// Журнал «Доклады БГУИР». - 2012. - №2. - С. 39-45.

58) Lotfi Neyestanak A.A, M. Ghiamy, M. Naser-Moghadasi, R.A. Sadeghzade. Investigation Of Hybrid Elliptical Antenna Arrays / A.A. Lotfi Neyestanak, M. Ghiamy, M. Naser-Moghadasi, R.A. Sadeghzade // IET Microw. Antenna Propag, 2008. - p. 28-35.

59) Gozasht F. A Comprehensive Performance Study Of Circular and Hexagonal Array Geometries In The LMS Algorithm for Smart Antenna Applications/ F. Gozasht, R. Dadashzadeh, S. Nikmehr // Progress In Electromagnetics Research, pier 68, 2008. -p. 281-296.

60) Gavish M. Array geometry for ambiguity resolution in direction finding / M. Gavish, A.J. Weiss // IEEE Trans. Antennas and Propag., vol. 44, 1996. - p. 889-895.

61) Kumar B.P. Generalized analytical technique for the synthesis of unequally spaced arrays with linear, planar, cylindrical or spherical geometry/ B. P. Kumar, G.R. Branner// IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 53, 2005. - p. 621-633.

62) Ang C.W. Optimization of array geometry for identifiable high resolution parameter estimation in sensor arrays signal processimg/ C. W. Ang, C. M. See, A.C. Kot// In Proc. Int. Conf. Inf., Commun. Signal Process., Singapore, 1997. - p. 16131617.

63) Bevelacqua P. Optimizing antenna array geometry for interference suppression / P. Bevelacqua, C.A. Balanis // IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 53, 2007. - p. 637-641.

64) Zare A. S. Elliptical antenna arrays pattern synthesis with fixed side lode level and suitable main lobe beam width by genetic algorithm./ A.S. Zare // American Jornal of Electromagnetics and Applications, vol. 1, 2013. - p. 8-15.

65) Кравченко В. Ф. Булева алгебра и атомарные функции в задачах синтеза антенн. / В.Ф. Кравченко , А.Р. Сафин, О.В. Кравченко// Труды III Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь» - ИРЭ РАН, 2009.- С. 950-958.

66) Кравченко В.Ф. Алгебра логики, атомарные функции и вейвлеты в физических приложениях/ В.Ф. Кравченко, В.Л. Рвачев- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006.

- 416 с.

69) Филимонова Ю.О. Амплитудный синтез диаграмм направленности антенных решеток с минимальным уровнем первого лепестка и контролируемым спадом последующих / Ю.О. Филимонова, К.А. Лайко // Доклады ТУСУР. - 2013.

- Т.29, № 3. - С.33-37.

70) Филимонова Ю.О. Оптимальные соотношения амплитудных

распределений вида косинус т - ой степени для дискретных излучающих систем / Ю.О. Филимонова, В.С. Данилов// Труды всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации», Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2013 . - Ч.2. - С. 234 - 237.

71) Филимонова Ю.О. Амплитудный синтез диаграмм направленности множителя антенной решетки с контролируемым законом распределения боковых лепестков / Ю.О. Филимонова, К.А. Лайко // Доклады ТУСУР. - 2014. - Т.31, № 1. - С.23-27.

72) Филимонова Ю.О. Оптимальные диаграммы направленности антенных решеток с низким уровнем боковых лепестков / Ю.О. Филимонова, К.А. Лайко // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. - 2014. - № 3. -С.10-13.

73) Филимонова Ю.О. Методики расчета коэффициента использования поверхности раскрыва антенных решеток / Ю.О. Филимонова, К.А. Лайко // Труды XII Международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения - 2014» - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. - Т.4. - С. 181 - 184.

74) Воскресенсикй Д.И. Устройства СВЧ и антенны./ Д.И. Воскресенский, В.Л. Гостюхин, В.М. Максимов, Л.И. Пономарев. - М.: Радиотехника, 2006. -376с.

75) Филимонова Ю.О. Оптимальная форма диаграммы направленности линейной антенной решетки с максимальным коэффициентом использования поверхности раскрыва для заданного уровня боковых лепестков / Ю.О. Филимонова, К.А. Лайко // Труды Всероссийской конференции «Электроника и микроэлектроника СВЧ» - Санкт - Петербург, 2014. - С. 268 - 272.

76) Филимонова Ю.О. Признак оптимальности диаграмм направленности антенных решеток по критерию максимума коэффициента использования поверхности раскрыва для заданного уровня боковых лепестков и диаграмм направленности излучателей / Ю.О. Филимонова, К.А. Лайко // Труды XII Международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения - 2014» - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014 . - Т.4. - С. 185 - 189.

77) Филимонова Ю.О. Исследование волноводно - дипольного излучателя с концевым питанием диполя/ Ю.О. Филимонова, А.П. Горбачев// Научный Вестник НГТУ. - 2012. - Т. 49, № 4. - С. 38-47.

78) Печатная кругополяризованная антенна диапазона 2,4-2,7 ГГц / А.П. Горбачев, Т.В. Мичурина, Н.В. Тарасенко, Ю.О. Филимонова // Радиопромышленность. - 2012. - № 1. - С. 28-39.

79) Филимонова Ю.О. Анализ распределения тока вдоль дипольного излучателя с концевым питанием /Ю.О. Филимонова, А.П. Горбачев// Труды XI Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения - 2012» - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2012 . - Т.4. - С. 29 - 33.

80) Philimonova YO. An Analysis of Wire Current Distribution along an Ends-

th

Fed Dipole Radiator / Y.O. Philimonova, A.P Gorbachev // Proc. of 11 International conference on actual problems of electronic instrument engineering APEIE - 2012 -Novosibirsk - vol.1.- p.107 - 111.

81) Филимонова Ю.О. Модифицированная антенна дипольного вида / Ю.О. Филимонова, А.П. Горбачев // Труды XI Международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения - 2012» - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2012 .- Т.4.- С.34-37.

82) Philimonova YO. A Modified Dipole-Like Antenna / Y.O. Philimonova, A.P

th

Gorbachev // Proc. of 11 International conference on actual problems of electronic instrument engineering APEIE - 2012 - Novosibirsk - vol.1.- p.112 - 115.

83) Пат. № 2472261 РФ, МПК: Н0^ 9/28. Дипольный излучатель / Д.А. Бухтияров, А.П. Горбачев, Ю.О. Филимонова // Изобретения. - 2013. - № 1.

84) Патент № 2459326 РФ, МПК: Н0^ 9/28. Дипольная антенна / А.П. Горбачев, Ю.О. Филимонова // Изобретения. - 2012. - №23.

85) Усовершенствование дипольных излучателей и печатных ФАР / А.П Горбачев, Т.В. Мичурина, Н.В. Тарасенко, Ю.О. Филимонова: Отчет по НИР/ Новосиб. гос. техн. ун-т., каф. РП и РПУ. - № ГР 01201177759. - Новосибирск. -2012.

86) Филимонова Ю.О. Методики расчета коэффициента использования поверхности раскрыва антенных решеток / Ю.О. Филимонова, К.А. Лайко // Труды XII Международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения - 2014» - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. - Т.4. - С. 181 - 184.

87) Филимонова Ю.О. Увеличение коэффициента использования поверхности раскрыва антенных решеток с учетом направленных свойств излучателей / Ю.О. Филимонова, К.А. Лайко//Труды Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы радиоэлектроники» -Красноярск, 2014. - С. 355 - 360.

88) Бермант А.Ф. Краткий курс математического анализа: учебное пособие. 14 - е изд., стер./ А.Ф. Бермант, И.Г. Араманович - СПб.: Издательство «Лань», 2008. - 736 с.

89) Гусак А.А, Гусак Г.М., Бричикова Е.А. Справочник по высшей математике - Мн.: Тетрасистемс, 1999. - 640 с.

90) Зорич В.А. Математический анализ, часть I / В.А Зорич - М.: Наука, главная редакция физико-математической литературы, 1981. - 544 с.

91) Филимонова Ю.О. Расчет амплитудного распределения двухмерной антенной решетки по заданному линейному распределению / Ю.О. Филимонова, К.А. Лайко // Труды II Всероссийской конференции «Московская микроволновая неделя» - Москва, 2014. - С.101-106.

92) Филимонова Ю.О. Метод расчета двухмерных амплитудных распределений по заданным одномерным / Ю.О. Филимонова // Труды Международной научной студенческой конференции - Новосибирск, 2015. - С.50.

93) Филимонова Ю.О. Синтез амплитудных распределений плоских антенных решеток по заданным одномерным амплитудным распределениям / Ю.О. Филимонова // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Общетехническая. -2015. - Вып. 3. - С. 147-154.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица П. 1. Эквивалентное нормированное амплитудное распределение для эллиптического раскрыва

Плоскость

^0=0° Ро = 15° Ро = 30° (Ро = 45° (Ро = 60° Ро = 75° Ро = 90°

1 А экв 1 А экв 1 А экв 1 А экв 1 А экв 1 А экв 1 А экв

0 0.5 0 0.513 0 0.555 0 0.633 0 0.756 0 0.921 0 1

0.5 0.499 0.5 0.512 0.5 0.553 0.5 0.630 0.5 0.753 0.5 0.907 0.5 0.992

1 0.496 1 0.509 1 0.549 1 0.625 1 0.742 1 0.888 1 0.968

1.5 0.491 1.5 0.503 1.5 0.543 1.5 0.614 1.5 0.725 1.5 0.857 1.5 0.927

2 0.484 2 0.496 2 0.533 2 0.6 2 0.699 2 0.812 2 0.866

2.5 0.475 2.5 0.486 2.5 0.520 2.5 0.581 2.5 0.666 2.5 0.749 2.5 0.781

3 0.464 3 0.474 3 0.504 3 0.557 3 0.623 3 0.665 3 0.662

3.5 0.449 3.5 0.458 3.5 0.485 3.5 0.527 3.5 0.567 3.5 0.549 3.5 0.484

4 0.433 4 0.440 4 0.462 4 0.489 4 0.495 4 0.373 Т — 4 экв 0

4.5 0.413 4.5 0.419 4.5 0.433 4.5 0.444 4.5 0.398 Тэкв 4.384 0 - -

5 0.390 5 0.394 5 0.399 5 0.387 5 0.247 - - - -

5.5 0.363 5.5 0.364 5.5 0.359 5.5 0.312 Тэкв 5.292 0 - - - -

6 0.331 6 0.328 6 0.308 6 0.2 - - - - - -

6.5 0.292 6.5 0.283 6.5 0.240 Тэкв 6.325 0 - - - - - -

7 0.242 7 0.226 7 0.133 - - - - - - - -

7.5 0.174 7.5 0.140 Тэкв 7.211 0 - - - - - - - -

Тэкв — 8 0 Тэкв 7.796 0 - - - - - - - - - -

Утверждаю

Утверждаю

Зам.генеральщщ) директора

Проректор НГТУ по научной работе

АКТ

о практическом использовании научных результатов диссертационной работы Ю.О.Филимоновой

Мы, нижеподписавшиеся, представитель Акционерного общества НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна, начальник отдела 306 Солдатов Э.В. с одной стороны и представитель Новосибирского государственного технического университета (НГТУ), заместитель заведующего кафедрой «Конструирование и технология радиоэлектронных средств», к.т.н., доцент Синельников A.B. с другой стороны, составили настоящий акт о том, что при выполнении работ по ОКР «Триумфатор-М» по договору № 1/13-09 от 20.11.2008 г. были использованы научные результаты диссертационной работы Филимоновой Ю.О.

От АО НПО НИИИП-НЗиК: От НГТУ:

Начальник 0-306 Заместитель заведующего кафедрой

КТРС:

Э.В.Солдатов

А.В.Синельников

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель генерального директора

УТВЕРЖДАЮ

Проректор НГТУ по научной работе

по научной работе -генеральный конструктор

« я

АКТ

Мы, нижеподписавшиеся, представитель Акционерного общества НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна, начальник отдела 306 Солдатов Э.В. с одной стороны и представитель новосибирского государственного технического университета (НГТУ), заместитель заведующего кафедрой «Конструирование и технология радиоэлектронных средств», к.т.н., доцент Синельников А.В. с другой стороны, составили настоящий акт о том, что при выполнении работ по ОКР изделия 9С15МЭ по договору № 220/133-1 от 20.01.2014 г. были использованы научные результаты диссертационной работы Филимоновой Ю.О. предложенная в диссертационной работе методика повышения коэффициента использования поверхности раскрыва (КИПР) для заданного уровня боковых лепестков позволила, при модернизации изделия 9С15МЭ в части антенной решетки НРЗ, состоящей из 20 излучателей, снизить уровень боковых лепесков на 6 дБ при сохранении заданного КИПР и ширины диаграммы направленности.

От АО «НПО НИИИП-НЗиК»: Начальник 0-306

От НГТУ:

Заместитель заведующего кафедрой КТРС

А.В. Синельников

//.

«Утверждаю» Ректор Новосибирского государстве! универси!

СПРАВКА

об использовании в учебном процессе резулы? диссертационной работы Филимоновой Ю.О.

Мы, нижеподписавшиеся декан факультета радиотехники, электроники и физики, д.т.н., профессор Хрусталев В.А., заведующий кафедрой конструирования и технологии радиоэлектронных средств д.т.н., профессор Вострецов А.Г. подтверждаем, что результаты диссертации работы Филимоновой Ю.О. на тему «Синтез амлитудных распределений антенных решеток с повышенным коэффициентом использования поверхности раскрыва» отражены в учебно-методическом пособии:

• «Техническая электродинамика», издание НГТУ, 2015 г., объем 2,5 печатных листа.

Кроме того, результаты диссертационной работы Филимоновой Ю.О используются в дипломном проектировании, в научно-исследовательской работе студентов, в материалах лекций по учебным дисциплинам «Техническая электродинамика», «СВЧ антенны», «Теория электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и систем», в лабораторных практикумах при подготовке бакалавров по направлению «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (11.03.02), «Конструирование и технология электронных средств» (11.03.03) и дипломированных инженеров по специальности: «Многоканальные телекоммуникационные системы» (210404.65). Под руководством Филимоновой Ю.О. для курса « СВЧ антенны » разработаны и внедрены 4 лабораторных работы, предназначенных для изучения антенных решеток и излучателей сантиметрового диапазона.

Декан РЭФ,

д.т.н., профессор - Хрусталев В.А.

Заведующий кафедрой конструирования и технологии радиоэлектронных средств, д.т.н., профессор - > / Вострецов А.Г.