Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Касьянов, Александр Олегович

Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции
<
Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Касьянов, Александр Олегович. Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции : диссертация ... доктора технических наук : 05.12.07 / Касьянов Александр Олегович; [Место защиты: Юж. федер. ун-т].- Таганрог, 2010.- 545 с.: ил. РГБ ОД, 71 11-5/22

Введение к работе

Актуальность темы. К антенным устройствам современных радиосредств предъявляются весьма жесткие требования обеспечения быстрого обзора необходимого сектора пространства и оперативного управления формой диаграммы направленности антенны. Эти задачи в настоящее время успешно решают при использовании в качестве антенн фазированных антенных решеток (ФАР), включающих тысячи и даже десятки тысяч излучателей. Благодаря возможности быстрого и гибкого изменения амплитудно-фазового распределения в излучающей апертуре такие антенны, находят широкое применение в радиотехнических системах связи, локации и навигации. В настоящее время ведутся интенсивные работы в области совершенствования известных и создания новых типов ФАР, применяющихся уже не только в военных, но и в коммерческих приложениях. Элементная база современных ФАР весьма разнообразна. Это электрические и магнитные вибраторы, рупоры, спиральные и диэлектрические антенны и т.п. Особое место в этом перечне занимают по-лосковые и микрополосковые излучатели. Технология печатных схем, используемая при их изготовлении, обеспечивает им высокие технические и экономические показатели. Невыступаощая конструкция, удобство интеграции с другими устройствами, а также малые габариты и вес, делают такие излучатели незаменимыми при создании конформных антенных решеток, предназначенных для летательных аппаратов.

В то же время, одной из тенденций развития антенн СВЧ и КВЧ диапазона для коммерческих приложений, является поиск альтернативы параболическим антеннам, где требуются компактные плоские антенны с высоким коэффициентом усиления, пригодные для массового производства. Всем этим требованиям вполне удовлетворяют весьма технологичные микрополосковые антенные решетки, низкая стоимость элементов которых дает им дополнительные конкурентные преимущества при их использовании в коммерческих приложениях.

Помимо снижения стоимости решеток за счет использования более дешевых антенных элементов, также имеется возможность использования при построении ФАР более экономичных распределительных систем. Следовательно, возникает важная научная проблема, имеющая большое практическое значение: разработка многоэлементных фазированных антенных решеток, модули которых, с одной стороны, легко интегрируются с фазовращателями, малошумящими усилителями и усилителями мощности, генераторами и микрокомпьютерными системами, а, с другой — таких антенных систем, которые способны реализовывать потенциальные возможности, свойственные ФАР, но с существенно более простыми и дешевыми распределительными системами. Перечисленным требованиям вполне удовлетворяют микрополосковые отражательные антенные решетки, поскольку, во-первых, благодаря совмещению входных и выходных зажимов излучателей (переизлучателей), в них достигается существенное упрощение распределительной системы, а, во-вторых, из-за того, что в качестве излучающих (переизлучающих) элементов используются печатные антенны, легко стыкующиеся с интегральными схемами СВЧ. Кроме того, они могут применяться, не только как антенные решетки, т.е. устройства, позволяющие формировать требуемое пространственное распределение излучаемой мощности, но и для создания многочисленных микроволновых устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции (угловые фильтры, частотно-

4 избирательные поверхности и трансформаторы поляризации электромагнитного поля, в частности, проходные и отражательные твист-преобразователи).

Один из наиболее существенных недостатков микрополосковых антенн - их уз-кополосность - удается преодолеть при переходе к печатным антеннам продольного излучения, а также за счет совмещения в одном излучающем модуле многоэлементной микрополосковой антенной решетки печатных элементов двух типов, как с продольным, так и поперечным размещением. С точки зрения размерности анализируемых структур, комбинированные (продольно-поперечные) излучатели относятся к так называемым «почти» трехмерным (объемным) электродинамическим структурам. Такие объемные печатные излучатели, находясь в составе многоэлементной решетки, обеспечивают выполнение ею требований, как по диапазонным, так и направленным свойствам, которые предъявляют современные радиотехнические комплексы СВЧ и КВЧ-диапазона к своим антенным системам.

Область возможного применения многоэлементных микрополосковых решеток, как фазированных, так и отражательных, чрезвычайно широка: связь, радиолокация, телеметрия, системы опознавания, радиомониторинг и т.п. Однако в последние годы наметился большой интерес разработчиков к новому направлению, способному объединять и даже интегрировать перечисленные выше варианты применений печатных антенных решеток. Речь идет о так называемых интеллектуальных покрытиях. Подобные покрытия призваны интегрировать функции многих устройств и решать целый ряд задач, в числе которых: создание гибких систем формирования направленного излучения; систем чувствительных сенсоров различных частотных диапазонов, обработки информации, принятой сенсорами; управление полями рассеяния несущего объекта, создание адаптивных антенных систем и радиолокационных покрытий и т.п. Поэтому проблема разработки методов проектирования СВЧ и КВЧ-компонентов таких радиоэлектронных покрытий является весьма актуальной.

Вследствие высокой стоимости многоэлементных ФАР особое значение приобретает поиск путей снижения затрат на их разработку, которая включает в себя физическое и математическое моделирование. Математическое моделирование антенных решеток, базирующееся на строгих электродинамических методах, позволяет решать широкий круг задач при разработке ФАР. В процессе математического моделирования либо полностью решается задача синтеза ФАР, либо вырабатывается перечень рекомендаций для экспериментальной доводки конструкции ФАР.

Современная технология изготовления полосковых и микрополосковых ФАР предполагает присутствие слоистого диэлектрика в излучающих структурах таких антенн, что существенно влияет на структуру электромагнитного поля, усложняет его расчет, затрудняет анализ характеристик, приводит к росту временных затрат на разработку и создание электродинамических структур на их основе. В связи с этим значительно возрастает сложность задач математического моделирования электромагнитных полей, возбуждаемых в конструкционных элементах микрополосковых антенных решеток.

О важности исследований свидетельствует широкий круг работ ученых, которые внесли вклад в решение задач электродинамического моделирования полосковых и микрополосковых антенн и решеток из них. Среди отечественных ученых, прежде всего, отметим: чл.-корр. РАН Л.Д.Бахраха, засл. деятеля науки РФ, проф. Г.Т.Маркова, проф. А.Ф.Чаплина, засл. деятеля науки РФ, проф. В.Ф.Кравченко,

5 проф. Д.М.Сазонова, проф., академика АИН РФ Б.А.Панченко, проф., академика АИН РФ Е.И.Нефедова, проф. В.В.Чебышева, к.т.н., доцента В.В.Бодрова и др. Значительное место в этом ряду занимают проф. Д.И.Воскресенский и его коллеги: проф. В.С.Филиппов, проф. В.Л.Гостюхин и др. За рубежом это Д.Позар, Дж. Ху-анг, Н.Алексопулос, А.Хессел, Л. Шафай, Ж.А.Энцинар и многие другие ученые.

Методам электродинамического анализа различных типов полосковых и микрополосковых АР посвящено много работ. Однако большая часть известных подходов основана на использовании тех или иных упрощающих предположений, сужающих область применения этих моделей. При этом точность таких моделей оказывается часто недостаточной для решения практических задач разработки антенных систем.

В последнее время все большее внимание уделяется созданию строгих электродинамических моделей полосковых и микрополосковых антенных решеток. В основе построения таких моделей лежат краевые задачи для уравнений Максвелла. Решение этих задач может быть получено на основе универсального строгого метода интегральных уравнений (ИУ), получившего широкое распространение в прикладной электродинамике. Благодаря тому, что с применением метода ИУ задача решается в строгой постановке, удается сделать погрешность контролируемой. Именно поэтому в диссертации этот метод выбран в качестве основного инструмента решения модельных задач в строгой постановке.

Таким образом, актуальной является разработка строгих электродинамических моделей и алгоритмов численного анализа многоэлементных отражательных и фазированных АР в печатном исполнении. Это имеет фундаментальное значение для создания АР рассматриваемого класса с высокими электрическими параметрами. Большой теоретический и практический интерес представляет также создание электродинамических моделей СВЧ и КВЧ-устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации на основе полосковых и микрополосковых дифракционных решеток, а также микроволновых модулей интеллектуальных радиоэлектронных покрытий на их основе.

В связи с этим в качестве объекта исследования выступают электромагнитные поля, возбуждаемые в многоэлементных печатных антенных решетках.

Предмет исследования математические модели многоэлементных печатных антенных решеток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации; алгоритмы и методики их расчета, а также закономерности возбуждения и рассеяния электромагнитных полей в таких ЭД структурах.

Целью диссертационной работы является: разработка и исследование электродинамических моделей многоэлементных микрополосковых антенных решеток, как проходного (ФАР), так и отражательного (ОАР) типа, а также СВЧ и КВЧ-устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации на основе открытых печатных ЭД структур; методик электродинамического учета влияния фидерной системы на характеристики излучения и согласования многоэлементных микрополосковых ФАР, а также конструкционных элементов управляющих СВЧ-устройств на характеристики рассеяния реконфигурируемых микрополосковых ОАР, как микроволновых компонентов интеллектуальных покрытий; реализация указанных моделей и методик в виде эффективных вычислительных алгоритмов для расчета электромагнитных полей, возбуждаемых в многоэлементных микрополосковых антенных решетках; исследование электродинамических характеристик

этих решеток и разработка рекомендаций для их проектирования. Исходя из указанной цели, в работе ставятся следующие задачи:

разработка эффективных методик учета влияния на электродинамическом уровне строгости конструкционных элементов управляющих СВЧ-устройств, как меза-планарных, так и поверхностно-ориентированных, на параметры многоэлементных реконфигурируемых отражательных антенных решеток в печатном исполнении;

разработка эффективных электродинамических моделей многоэлементных микрополосковых отражательных антенных решеток, печатные излучатели/переизлучатели которых могут не только иметь произвольную форму, но и быть объемными;

разработка эффективных методик учета влияния на электродинамическом уровне строгости фидерных систем многоэлементных фазированных антенных решеток в печатном исполнении на их параметры;

разработка эффективных электродинамических моделей многоэлементных микрополосковых фазированных антенных решеток, печатные излучатели/переизлучатели которых могут не только иметь произвольную форму, но и быть объемными;

разработка методики электродинамического анализа характеристик излучения и согласования многоэлементных печатных ФАР вибраторного типа на основе решения дифракционных задач;

разработка эффективной электродинамической модели многослойной муль-тирешеточной планарной частотно-избирательной поверхности, печатные элементы которой могут иметь произвольную форму;

численное исследование и разработка с помощью созданных электродинамических моделей устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации на основе многоэлементных печатных дифракционных решеток, а также их экспериментальное исследование;

численное исследование и разработка на основе созданных математических моделей многоэлементных решеток печатных элементов фокусирующих и сканирующих антенных систем с оптическими схемами питания отражательного (ЗА с плоским рефлектором) и проходного типа (спирафазная радиолинза), обладающих улучшенными характеристиками, а также их экспериментальное исследование;

исследование характеристик рассеяния микрополосковых отражательных антенных решеток с реконфигурируемыми элементами для решения задач, возлагаемых на СВЧ и КВЧ компоненты интеллектуальных радиоэлектронных покрытий.

Для решения сформулированных задач в диссертационной работе применены следующие методы исследований: математические методы линейной алгебры, элементы теории функционального анализа, методы интегральных уравнений, численные методы решения граничных задач электродинамики; методы матричной теории антенных решеток произвольной геометрии, методы теории цепей СВЧ диапазона; методы антенных измерений характеристик излучателей и рассеивателей: натурные испытания и волноводное моделирование.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем: 1. Сформулирован единый подход к решению задачи электродинамического анализа различных типов микрополосковых многоэлементных ФАР и ОАР, различаю-

7 щихся способами возбуждения, видом нагрузочных многополюсников (импеданс -ные штыри), топологией и типом излучателей, включая комбинированные (объемные) и совмещенные антенные элементы, а также устройств пространственной, частотной и поляризационной трансформации и селекции на их основе.

2. Разработаны новые электродинамические модели многоэлементных микро
полосковых антенных решеток и печатных СВЧ/КВЧ-устройств пространственной,
частотной и поляризационной селекции и трансформации, а именно:

микрополосково-штыревой отражательной антенной решетки, печатные элементы которой нагружены на импедансные штыри; фазированной антенной решетки, печатные элементы которой возбуждаются коаксиальными волноводами; многослойной мультипланарной антенной решетки отражательного типа; отражательной антенной решетки комбинированных микрополосковых излучателей; фазированной антенной решетки, комбинированные печатные элементы которой возбуждаются посредством полосковых линий передачи; многослойной мультирешеточной частотно-избирательной поверхности; спирафазной фокусирующей радиолинзы, плоских рефлекторов на основе решеток печатных элементов для свернутой зеркальной антенны, микроволновых модулей интеллектуальных покрытий на основе отражательных антенных решеток, для которых характерно отсутствие ограничений на форму МПЭ, толщину и параметры магнитодиэлектрических подложек и укрытий, а также число и место подключения к МПЭ импедансных штырей и проводников возбуждающих фидерных линий передачи.

3. Разработаны новые методики для электродинамического учета влияния фидер
ной системы на характеристики излучения и согласования многоэлементных микро
полосковых ФАР, а именно:

микрополосково-штыревой фазированной антенной решетки, печатные элементы которой возбуждаются коаксиальными волноводами; фазированной антенной решетки, комбинированные печатные элементы которой возбуждаются посредством полосковых линий передачи; излучающей решетки спирафазной фокусирующей радиолинзы, печатные элементы которой возбуждаются посредством двухпроводных линий передачи, для которых характерно включение в электродинамический анализ, не только микрополосковых ИЭ, но и непосредственно примыкающих к ним отрезков фидеров, что позволяет с наперед заданной точностью учесть их влияние на характеристики излучения и согласования фазированных антенных решеток.

4. Разработаны новые методики для электродинамического учета влияния конст
рукционных элементов управляющих СВЧ-устройств на характеристики рассеяния
реконфигурируемых микрополосковых антенных решеток отражательного типа, а
именно:

микрополосково-штыревой решетки, печатные элементы которой нагружены на импедансные штыри; решетки комбинированных микрополосковых излучателей с импедансными штырями; планарной решетки с поверхностно-ориентированными импедансными включениями, для которых характерно включение в электродинамический анализ, не только печатных излучателей/переизлучателей, но и непосредственно примыкающих к ним конструкционных элементов управляющих СВЧ-устройств, что позволяет с наперед заданной точностью учесть их влияние на характеристики рассеяния таких решеток.

5. Разработана методика электродинамического анализа характеристик излучения

і и согласования многоэлементных печатных ФАР вибраторного типа на основе решения ряда дифракционных задач.

  1. Разработан и успешно экспериментально испытан ряд новых конструктивных решений многослойных антенных обтекателей с улучшенными характеристиками, широкополосных твист-преобразователей поляризации, фракталоподобных и фрактальных частотно-избирательных поверхностей, основывающихся на численном исследовании созданных математических моделей печатных антенных решеток.

  2. Предложено, опирающееся на результаты математического моделирования, новое конструктивное решение для управляемого поляризационного манипулятора в виде микрополосковой отражательной решетки с поверхностно-ориентированными СВЧ-управляющими элементами (р-і-п-диодами), на основе которого разработан, изготовлен и успешно экспериментально испытан макет этого СВЧ-устройства;

  3. Предложен ряд новых конструкций интегральных элементов ОАР, как плоских микрополосковых спирафазных решеток - аналогов зеркальных и линзовых антенн, так и компактных двухзеркальных антенных систем, рефлекторы которых выполнены на основе печатных решеток отражательного (с поворотом плоскости поляризации) и проходного типа, а также вспомогательных ОАР для модернизации существующих антенн с целью улучшения их электромагнитной совместимости и создания управляемых отражателей.

Научная и практическая значимость диссертационной работы.

Научная значимость работы заключается в создании нового методического аппарата для эффективного электродинамического анализа многоэлементных полоско-вых и микрополосковых антенных решеток, как проходного, так и отражательного типа, как с закрытыми, так и открытыми распределительными системами, применимого также и к расчету других типов многоэлементных АР с плоским раскрывом; эффективных методик анализа широкого класса частотно-избирательных поверхностей, угловых и поляризационных фильтров, а также трансформаторов поляризации поля СВЧ и КВЧ диапазонов; предложенном способе определения характеристик согласования излучателей печатных ФАР вибраторного типа, основанном на решении ряда дифракционных задач.

Практическая значимость работы заключается в разработке математических, физических и расчетных моделей, более полно, чем существующие, отражающих электродинамические свойства микрополосковых излучающих и дифракционных структур, а также пригодных для применения в задачах анализа и синтеза многоэлементных печатных решеток и устройств на их основе. Разработанные в диссертации методики и алгоритмы позволяют рассчитывать характеристики антенных решеток печатных элементов с любым количеством слоев диэлектрика в излучающей структуре и числом импедансных нагрузок; оценивать роль поверхностных волн в излучении ФАР и ОАР. При расчетах используются реальные значения электрофизических параметров диэлектрических слоев и импедансов нагрузок.

Предложенные в диссертации методики расчета использованы при разработке многоэлементных микрополосковых антенных решеток различного назначения и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации на их основе. Они позволяют снизить затраты на проектирование и экспериментальную отработку печатных антенн и ЧИП, улучшить технические и экономические параметры разрабатываемых антенных систем и устройств СВЧ и КВЧ-диа

?

пазонов.

Практическая ценность работы определяется созданными программными комплексами для электродинамического моделирования: микрополосково-штыревых отражательных антенных решеток; печатных ФАР с импедансными штырями, излучатели которых возбуждаются коаксиальными волноводами; многослойных мультипланарных отражательных решеток МПИ; фазированных решеток комбинированных печатных элементов, излучатели которых возбуждаются полосковыми волноводами; отражательных антенных решеток из комбинированных поперечно-продольных МПИ; мультирешеточных металло-диэлектрических частотно-избирательных поверхностей; печатных спирафазных линзовых антенн СВЧ и КВЧ-диапазонов; микрополосковых ОАР с импедансными включениями, как микроволновых модулей интеллектуальных радиоэлектронных покрытий.

Разработанные программы обладают высоким быстродействием и могут быть использованы в программах оптимизации характеристик ФАР/ОАР по заданному критерию. Таким образом, разработанный набор программных средств может рассматриваться, как основа для системы автоматизированного проектирования многоэлементных полосковых и микрополосковых антенных решеток, а также устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции на их основе. Действующий прототип такой системы проектирования представлен в настоящей диссертационной работе. В связи с актуальностью этой проблемной области, дальнейшие разработки самой САПР и расчеты, производимые с ее помощью, могут быть успешно использованы как в разнообразных НИИ и КБ, так и на производстве, с целью их практического применения при создании СВЧ аппаратуры для радиотехнических, радиолокационных, радионавигационных комплексов, систем радиосвязи, обработки и защиты информации.

Практическую ценность представляет также ряд полученных численных и экспериментальных результатов: сделанные на основе строгого анализа оценки координат мест подключения к печатным элементам, числа и импеданса сосредоточенных нагрузок, обеспечивающих эффективное управление характеристиками рассеяния микрополосково-штыревых ОАР; разработанные принципы построения и практические конструкции спирафазных излучателей и решеток на их основе, модернизированных зеркальных антенн, переизлучающих элементов управляемых отражателей на основе микрополосковых ОАР; результаты анализа и конструктивной оптимизации планарных фильтров на основе металлодиэлектрических многорешеточных ЧИП, фрактальных мультиплексеров, многофункциональных антенных обтекателей; широкополосных твист-рефлекторов и поляризационных манипуляторов СВЧ и КВЧ-диапазонов, выполненных в виде многоэлементных микрополосковых отражательных решеток с импедансными нагрузками; выработанные рекомендации о возможности применения исследованных вариантов реконфигурируемых ОАР в качестве перспективных элементов интеллектуальных покрытий.

В частности, с помощью эмпирических соотношений, полученных на основе численного анализа и позволяющих, в дальнейшем, не решая интегральные уравнения, по конструкционным параметрам определять фазовые характеристики тонкослойных импедансных покрытий, выполненных в виде решеток из квадратных микрополосковых элементов, показано, что выигрыш по толщине для покрытий на основе печатных ОАР может быть порядка 30. Это означает, что на основе таких ре

10 шеток можно построить тонкослойные емкостные импедансные покрытия.

Поставленные в диссертации задачи решались в ходе выполнения ряда проектов Министерства образования и науки РФ в области фундаментальных и прикладных исследований, совместных НИР в различных отраслевых НИИ, а также госбюджетных и хоздоговорных НИР на кафедре антенн и радиопередающих устройств Таганрогского технологического института Южного Федерального университета.

Результаты исследований и программы расчета многоэлементных микрополоско-вых антенных решеток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации на их основе были использованы в ОАО «Концерн радиостроения «Вега» и ОАО «Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО «Алмаз-Антей» им. акад. А.А.Расплетина (г. Москва), а также ФГУП «Федеральный научно-производственный центр «Ростовский-на-Дону НИИ радиосвязи» и НПО «Горизонт» (г. Ростов-на-Дону) Министерства промышленности и торговли, а также в Таганрогском технологическом институте Южного Федерального университета. Внедрение результатов подтверждено соответствующими документами.

Результаты исследований и программы расчета многоэлементных микрополоско-вых антенных решеток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации на их основе были использованы в Государственном концерне ПВО «Алмаз-Антей» (г. Москва), а также НПО «Горизонт» (г. Ростов-на-Дону) Министерства промышленности и торговли. Внедрение результатов подтверждено соответствующими документами.

Достоверность результатов работы определяется тем, что, во-первых, решения поставленных в ней краевых задач электродинамики опираются на строгие математические методы; во-вторых, проведенные эксперименты выполнены с помощью аттестованной стандартной измерительной аппаратуры, и, в-третьих, получено согласование основных теоретических положений, как с экспериментальными данными, так и в частных случаях математических моделей с результатами, опубликованными в научной литературе.

Реализация результатов работы. Изложенные в диссертации результаты исследований получены автором в ходе выполнения госбюджетных и хоздоговорных НИР, проводимых в Таганрогском технологическом институте Южного федерального университета. Во многих из этих НИР автор являлся ответственным исполнителем. Результаты работы используются предприятиями отраслей, внедрены в процесс проектирования радиотехнических комплексов в НИИ и на промышленных предприятиях. Материалы диссертации используются в лекционных курсах, читаемых автором на радиотехническом факультете технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге.

Положения, выдвигаемые на защиту.

1. Совокупность математических моделей многоэлементных микрополосковых фазированных и отражательных антенных решеток, а также устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации на их основе, опирающихся на решение трехмерных задач электромагнитного возбуждения:

микрополоско во-штыревых отражательной и фазированной антенных решеток; печатных отражательных и фазированной антенных решеток с комбинированными элементами; многослойных отражательной проходной решеток с этажероч-

ным расположением печатных элементов; плоской спирафазной фокусирующей 11

радиолинзы круговой поляризации на основе микрополосковых антенных решеток проходного и отражательного типов; микрополосковой отражательной антенной решетки с поверхностно-ориентированными импедансными включениями.

  1. Методики электродинамического учета влияния фидерной системы на характеристики излучения и согласования многоэлементных микрополосковых ФАР, а также конструкционных элементов управляющих СВЧ-устройств на характеристики рассеяния реконфигурируемых печатных отражательных антенных решеток.

  2. Методика определения параметров многоэлементных микрополосковых фазированных антенных решеток по результатам решения дифракционных задач.

  3. Совокупности вычислительных алгоритмов и программ, реализующих разработанные расчетные модели и методики для всех поставленных в работе электродинамических задач, и позволяющих существенно расширить возможности моделирования многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации на их основе.

  4. Новые научные результаты об особенностях рассеяния электромагнитных волн на реконфигурируемых микрополосковых ОАР, в том числе с комбинированными элементами, импедансными штырями и поверхностно-ориентированными включениями, а также возбуждения многоэлементных печатных ФАР и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации, позволяющие выработать рекомендации по применению многоэлементных микрополосковых решеток в качестве СВЧ и КВЧ-модулей интеллектуальных покрытий.

  5. Новые научно обоснованные технические решения в области создания многоэлементных микрополосковых фазированных и отражательных антенных решеток, а также устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации на их основе, включающие в себя:

конструктивное решение для экономичной сканирующей антенной решетки в виде плоской спирафазной линзы на основе многоэлементных решеток печатных излучателей;

широкополосные фазокорректирующие плоские рефлекторы, позволяющие преобразовывать поляризацию отраженного поля, для двухзеркальных антенных систем;

ряд решений принципиального и конструктивного характера, как для многофункциональных антенных обтекателей и фрактальных частотно-избирательных поверхностей, так и для СВЧ и КВЧ-компонентов интеллектуальных покрытий.

Личный вклад автора. В работах, выполненных в соавторстве, автору принадлежит выбор и постановка задач исследования; математическое обоснование и вывод основных аналитических выражений; разработка алгоритмов расчета; участие в составлении программ расчета, обсуждение и интерпретации полученных результатов; формулировка основных выводов и положений работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 10 разделов, заключения, списка цитируемой литературы из 619 наименований, 10 приложений. Общий объем диссертации: 396 страниц, включая текст с 475 формулами, а также 129 страниц иллюстраций, куда входят 322 рисунка и 3 таблицы.

Похожие диссертации на Электродинамический анализ многоэлементных печатных антенных решёток и устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции