Содержание к диссертации
Введение
1. Ш-волновод. современное состояние поблемы 10
1.1. Общие положения 10
1.1.1. Структура Ш-волновода 10
1.1.2. Ш-волновод как аналог прямоугольного волновода 10
1.1.3. Ш-волновод как аналог симметричной полосковой линии 11
1.2. Решение А.Олинера для критической длины волны в Ш-волноводе 11
1.3. Расчёт поля в симметричном Ш-волноводе 13
1.4. Сравнение Ш-волновода с прямоугольным волноводом 17
1.5. Возбуждение Ш-волновода 17
1.6. Учёт конечной толщины ножа 19
1.7. Несимметричный Ш-волновод ". 21
1.8. Учёт конечной толщины ножа несимметричного Ш-волновода 25
1.9. Ш-волноводные излучатели 27
1.9.1. Излучатель с непрерывной неоднородностью 27
1.9.2. Ш-волноводный излучатель с дискретными неоднородностями .29
1.10. Выводы 31
2. Расчёт параметров Ш-волновода 33
2.1. Электромагнитное поле в симметричном Ш-волноводе 33
2.1.1. Критическая длина волны 38
2.1.2. Расчёт амплитуд пространственных гармоник 40
2.2. Мощность, переносимая Ш-волноводом 41
2.3. Потери в стенках Ш-волновода 47
2.4. Определение коэффициентов связи излучающих неоднородностей с магистральным Ш-волноводом 50
2.5. Выводы 52
3. Методика проектирования линейных излучателей ... 54
3.1. Обзор методик проектирования волноводно-щелевыхых излучателей 54
3.2. Проектирование излучателей с учётом линейных фазовых поправок 55
3.3. Учёт фазовых поправок высших порядков 59
3.4. Проектирование Ш-волноводных излучателей 60
3.5. Измерение широких поперечных диаграмм направленности 83
3.6. Выводы 91
4. Конструирование Ш-волноводных излучателей и имитационное моделирование 93
4.1. Система возбуждения Ш-волновода 93
4.2. Конфигурация излучающих неоднородностей 95
4.3. Модифицированный профиль Ш-волновода 97
4.4. Имитационное моделирование линейных антенных решёток 98
4.5. Выводы 103
Заключение 106
Библиографический список использованной литературы 107
Приложение 1 119
- Решение А.Олинера для критической длины волны в Ш-волноводе
- Учёт конечной толщины ножа несимметричного Ш-волновода
- Определение коэффициентов связи излучающих неоднородностей с магистральным Ш-волноводом
- Проектирование излучателей с учётом линейных фазовых поправок
Введение к работе
Актуальность темы. Линейные излучатели различных типов используются для построения плоских фазированных антенных решёток (ФАР) с одномерным электрическим сканированием.
Всё более жёсткие требования к уровню боковых лепестков в азимутальной плоскости ФАР, используемых в современных радиолокационных станциях (РЛС), до недавних пор удавалось удовлетворить с использованием волноводно-щелевых излучателей, разработанных по традиционной методике. Альтернативой им могут служить линейные излучатели, построенные на основе Ш-волновода (Дж. Паккард, А. Олинер), которые обладают рядом преимуществ, таких как широкий частотный диапазон применения, простое согласование и управление параметрами волны, низкая погрешность измерения напряженности поля. Для таких линейных излучателей существует проблема снижения уровня боковых лепестков до требуемой величины, которая во многих случаях ограничивает тактико-технические характеристики РЛС с одномерными ФАР.
Особенность снижения уровня боковых лепестков заключается в том, что элементы линейных излучателей взаимодействуют как по внешнему пространству, так и по системе питания, и строгий расчёт параметров этих взаимодействий не представляется возможным. Кроме того, на параметры линейных излучателей оказывает неблаготворное влияние покрытие, необходимое для обеспечения пыле- и брызгозащищённости антенны. Для учёта этих факторов обычно используют различные приближённые модели (А. Олинер, В.Ротман), точность которых наряду с ошибками изготовления ограничивает достижимый уровень боковых лепестков антенны.
Экспериментальная отработка многоэлементных линейных излучателей осложняется неопределённостью влияния различных параметров излучающих элементов на амплитудно-фазовое распределение в апертуре антенны и соответственно на диаграмму направленности (ДН). Кроме того, немаловажным является конструктивно-технологический фактор, посколь-
ку такой излучатель является сложным и дорогим устройством, и для каждого эксперимента необходимо изготавливать его заново. Согласно данным причинам задача построения высокотехнологичных линейных антенных излучателей с низким уровнем бокового излучения является актуальной.
Целью диссертационной работы является разработка методов проектирования линейных излучателей для ФАР с низким уровнем боковых лепестков на основе Ш-волновода.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
Разработать методики расчёта электродинамических параметров полуоткрытого желобкового Ш-волновода.
Провести расчёт параметров излучающих неоднородностей, расположенных на дне Ш-волновода.
Разработать методики моделирования линейных излучателей на основе канализирующей линии произвольного типа.
Провести анализ источников экспериментальных ошибок, приводящих к искажению истинной диаграммы направленности линейных излучателей.
Разработать методики измерения широких диаграмм направленности линейных излучателей в лоперечной плоскости на измерительных стендах с вертикальной осью вращения.
Выработать требования к параметрам амплитудно-фазового распределения и к величине ошибок его реализации с целью не превышения с высокой вероятностью заданного предельного уровня максимального бокового лепестка антенной решётки, случайного как по величине, так и по его угловому положению.
Методы исследования. Теоретические исследования параметров
Ш-волновода проводились методом частичных областей с разложением
решений уравнения Гельмгольца по собственным функциям областей
Ш-волновода. Методика проектирования линейных излучателей предполагает итерационное моделирование измеренного амплитудно-фазового распределения в раскрыве излучателя с использованием средств теории ми-нимакса. Для определения параметров распределения максимального бокового лепестка антенной решётки по его величине и угловому расстоянию от главного максимума ДН использовался метод имитационного моделирования. Все расчёты выполнялись в среде MathCAD.
Научная новизна. В процессе исследований получены следующие научные результаты.
Разработаны теоретические основы построения линейных излучателей ФАР с низким уровнем боковых лепестков на основе полуоткрытого желобкового волновода.
Уточнено решение электродинамической задачи для симметричного Ш-волновода; определён вклад в это решение волн высших типов.
Получено выражение для определения величины коэффициента ответвления излучающей неоднородности в виде прямоугольного бруска, расположенного на дне Ш-волновода.
Разработана технологичная конструкция Ш-волноводного излучателя с коаксиально-волноводным переходом, позволяющая эффективно использовать такой излучатель в качестве элемента ФАР.
Найдены условия достижения требуемого уровня бокового излучения антенной решётки с заданной достоверностью.
Практическая значимость работы состоит в том, что: 1. Разработана методика итерационного проектирования линейных излучателей ФАР на основе желобкового полуоткрытого волновода, позволяющая с помощью полунатурного моделирования исключить систематические ошибки амплитудно-фазового распределения и тем самым достичь уровня бокового излучения, ограничиваемого только технологическими производственными допусками.
Создана конструкция Ш-волноводного излучателя, позволяющая эффективно использовать его для построения линейных ФАР.
Разработана методика измерения широких ДН нерезонансных линейных излучателей, определяющих поведение луча ФАР при сканировании.
Получена достоверная оценка предельного уровня боковых лепестков антенной решётки.
Внедрение результатов исследований. Разработанные методические и конструктивно-технологические решения использованы в разработках испытательной лаборатории Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики, а также в процессе преподавания электродинамических дисциплин в СибТУТИ.
Основные положения, выносимые на защиту:
Разработанная методика проектирования линейной антенной решётки на основе вытекающей волны, включающая в себя измерение амплитудно-фазового распределения, позволяет исключить погрешности теоретических моделей излучателя. Использование этой методики позволяет изготавливать линейные излучатели на основе полуоткрытого желоб-кового Ш-волновода с уровнем боковых лепестков -40дБ, изготавливая их на стандартном металлообрабатывающем оборудовании.
Технологичная конструкция Ш-волноводного излучателя на основе Ш-образного волноводного проката с утолщённым дном и рупорным раскрытом, а также коаксиальный переход со стороны дна излучателя позволяют использовать его для построения плоских линейных ФАР без защитных кожухов.
Предельный уровень боковых лепестков антенной решётки может быть оценен с высокой степенью достоверности на основании данных о коэффициенте использования поверхности и величине ошибок амплитудно-фазового распределения.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы получили положительную оценку при обсуждении на XXVII Международной научно-технической конференции по теории и технике антенн (Москва, 1994г.), ряде Всесоюзных научно-технических конференций по теории и технике антенн (Москва), Российской научно-технической конференции по информатике и проблемам телекоммуникаций (Новосибирск, 2007-2009гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе -2 в научно-технических сборниках из списка, рекомендованного ВАК, 1 - в трудах Международной конференции, 4 - в трудах Российской конференции, 3 патента на изобретение. Список этих работ приведён в списке в конце автореферата.
Структура и состав диссертации: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка литературы из 104 наименований, 10 приложений и содержит 118 страниц основного текста, включая 53 рисунка.
Решение А.Олинера для критической длины волны в Ш-волноводе
Основой линейных излучателей, применяемых обычно для построения двумерных антенных решёток, могут быть прямоугольные и круглые волноводы с различными модификациями стенок [24], а также желобковый волновод, рассмотренный в главе-1 и 2.
Наибольшее распространение среди них получили волноводно-щелевые излучатели, в силу простоты конструкции и возможности расчёта. параметров- щелей с учётом их взаимодействия, как по внешнему пространству, так и по системе питания [25].
Диаграмму направленности щели в- металлическом .экране можно получить с использованием принципа Бабине, применив его- к электрическому вибратору [26], либо прямым решением интегрального уравнения относительно распределения напряжённости электрического поля по щели [27]. Влияние параметров плоского-экрана исследовалось в работах [28-29]. Детальные измерения распределения напряжённости электрического поля внутри и вне щели описаны в работе [30] и. исследованы в [31]. Расчёт параметров щелей в. стенке прямоугольного волновода производился. многими авторами с использованием различных методик [32]: эквивалентных схем [33-, 34], методом моментов [35], на основе альтернативной- функции Грина [36], решением интегральных уравнений методом Галёркина [37].
Параметры одиночных щелей существенным образом- изменяются при их взаимодействии. Взаимную проводимость щелей, прорезанных в бесконечной металлической плоскости, находят с помощью принципа Бабине [26], используя результаты, полученные ранее для соответствующим образом расположенных вибраторов [38]. Взаимодействие щелей происходит как по внешнему пространству, так и по системе питания. Учёту этих факторов посвящено множество работ [39-59]. Однако используемые в этих работах энергетический и рекуррентный методы не обеспечивают практическую реализацию антенн с ожидаемыми» параметрами [53]. Это установлено экспериментально, и. граница применимости этих методов- установлена ориентировочно на уровне минус 15 дБ.
Существуют методики итерационного проектирования линейных решёток излучателей, в основе которых лежат различные расчётные модели излучателей. В работах [54-63] установлено, что причиной этих ошибок являются нерезонансность щелей, внутреннее взаимодействие щелей, по волнам высших типов- конечная толщина стенок, внешнее взаимовлияние . излучателей. Внешние проводимости щелей устанавливаются более точно с помощью принципа двойственности [64, 65]. Известна также методика управления структурой и уровнями, боковых лепестков ВЩР, основанная на поэлементном итерационном подходе к, синтезу амплитудного распределения [66-68]. Однако, несмотря на постоянное совершенствование методик расчёта волноводно-щелевых излучателей, погрешности, вызванные допущенными приближениями; затрудняют получение узких ДН с боковыми лепестками ниже -30 дБ. До недавнего времени такой уровень боковых лепестков считался очень низким- [25]. Однако в настоящее: время требуются остронаправленные антенны со. значительно меньшими боковыми лепестками, до - 40 дБ и менее [69]. Достижению пониженного уровня боковых лепестков препятствуют ошибки в амплитудно-фазовом распределении, вызванные допущенными приближениями расчётных моделей и неучтёнными при1 расчёте излучателя эффектами. Ошибки проектирования линейных антенных решёток на основе структур с вытекающей волной могут быть значительно уменьшены или полностью компенсированы с помощью методики, включающей в себя определённый экспериментальный этап [70,71,72]. Эта методика заключается в следующем. Сначала изготавливается излучатель традиционным способом. Измерив амплитудно-фазовое распределение в раскрыве этого излучателя, построим отклонение экспериментального фазового распределения от расчётного линейного. Это отклонение может составлять десятки градусов и является, как правило, основной причиной искажения ДН. Далее, для каждой излучающей нагрузки волновода подберём поправки к расчётной фазе излучённой и проходящей по волноводу волн таким образом, чтобы фазовое распределение, рассчитанное с этими поправками, максимально совпало с экспериментальным. Поскольку все излучатели линейки находятся практически в-одинаковых условиях, будем-искать эти неизвестные фазовые поправки как функции одной переменной - величины связи а излучающей неоднородности с магистральной линией. Обозначим их как d(prad(a„) и д(ріг(а.г). Величина связи ап определяется сначала стандартным способом [73]: В принятых обозначениях суммарная фазовая поправка для и-го вкладыша определится как сумма поправки к фазе излучённой им волны и суммарной поправки к фазе бегущей волны, прошедшей через все предыдущие неоднородности: Для многоэлементных линейных излучателей, каковыми обычно являются элементы ФАР, величины а„ достаточно малы. Вследствие этой малости неизвестные функции 8 prad(a) и 3 ptr(a) могут быть представлены несколькими первыми членами их разложения в ряд по степеням а. В первом приближении ограничимся первыми членами этого разложения:
Учёт конечной толщины ножа несимметричного Ш-волновода
На характеристики антенных решёток значительное влияние оказывают случайные ошибки в амплитудно-фазовом распределении. Линейные излучатели ФАР сами представляют собой многоэлементные антенные решётки. Источниками случайных ошибок в их амплитудно-фазовом распределении являются ошибки изготовления элементов, излучателей - размеров , и расположения щелей ВЩР, вкладышей - в Ш-волноводных излучателях. Наиболее чувствительным к ошибкам параметром Д№является уровень боковых лепестков, особенно когда этот уровень низок. Влияние случайных ошибок амплитудно-фазового распределения на боковое излучение антенных решёток исследовались многими авторами [95 -103]. В этих работах исследуется- статистика бокового лепестка решётки в произвольном фиксированном угловом направлении. При этом предполагается, что направление, в котором формируется максимальный боковой лепесток, известно и совпадает с направлением максимального бокового лепестка неискажённой ошибками ДН. Вопрос о предельном уровне боковых лепестков рассматривался в [99], где предельный уровень боковых лепестков определён в результате рассмотрения вероятностных характеристик амплитуды поля решётки- в направлении максимума одного из боковых лепестков. Однако это не позволяет определить действительный уровень боковых лепестков антенны, так как при наличии случайных ошибок её ДН становится случайной функцией угловых координат [95]. Поэтому при исследовании вопроса о предельном уровне бокового излучения необходимо определить вероятность того, что вся ДН (амплитуда поля Е{у/)) в- заданном . секторе углов ц/ є [щ, 2]).не превысит определённый уровень v( ). Практически важный случай- v(y/) = const, когда требуется; обеспечить некоторый предельный уровень бокового излучения fmax во всех направлениях. Решение этой задачи сводится к нахождению функционала распределения случайной функции Е\у/) = max ДУ), у/ е.\у/\у ц/2]. Подобный подход был впервые сформулирован в работе [95]. Дальнейшее развитее этот вопрос получил в работе [96], в которой исследовался предельный уровень боковых лепестков для; дольф-чебышевского амплитудного распределения; Для: других амплитудных:распределений- получить подобное решение. задачи не представляется» возможным, поэтому вопрос о выборе амплитудного распределения и о предельно достижимом уровне боковых лепестков решался методом статистических испытаний [104]. Исследовались амплитудные распределения J(x) вида «косинус квадрат напьедестале»: в том числе оптимальное распределение Хэмминга с пьедесталом t = 0,08. Эти амплитудные распределения,, обладая, единственной гармоникой разложения в ряд Фурье по апертуре, являются вследствие, этого- наиболее гладкими, и поэтому наиболее устойчивыми к ошибкам. Моделирование проводилось для линейной ФАР с периодом d = 0,7А,. При фиксированных параметрах амплитудного распределения, дисперсии ошибок а и количества излучателей N выполнялось Q == 1 000 испытаний.
Далее приведён пример одного цикла расчётов для 100 -элементной решётки с пьедесталом амплитудного распределения t = 0.3, суммарной дисперсией амплитудных ошибок аа — 0.2 дБ, дисперсией фазовых ошибок Оф = 6. Дискрет фазирования А = 7i/8 учитывался при расчёте как случайная фазовая ошибка, равномерно распределённая в интервале А, что справедливо для большинства антенных решеток [69]. На рисунке 4.5 приведена полученная гистограмма распределения максимального бокового лепестка как функции угловых координат (в На этом рисунке F(u) (пунктир) - идеальная ДН данной решётки, из излучателей с парциальной ДН = Vcos.9. Рисунок 4.5 иллюстрирует коррелированность функции распределения максимального бокового лепестка по углам с распределением боковых лепестков ДН в отсутствии ошибок: наиболее вероятно, что максимальным окажется первый или равный ему второй лепесток. Однако с конечной вероятностью (и IIQ = 10") максимальным может оказаться и дальний боковой лепесток, имевший без ошибок уровень = -50 дБ. Его величина из этой гистограммы определена быть не может. Маркер по оси / выставлен на значении /0 максимального бокового лепестка неискажённой ДН,7о и 2,6%. Вид гистограммы напоминает обобщённый закон Релея, описывающий распределение для первого бокового лепестка, под углом щ и \.5n/N. Это объясняется тем, что для данного примера максимальным практически всегда является первый лепесток, как следует из рисунка 4.5. Из гистограммы 4.6 нельзя, конечно, определить, под каким углом появляются максимальные боковые лепестки того или иного уровня. Это можно сделать с помощью гистограммы, изображённой на рисунке 4.7. На этой гистограмме каждая вертикальная линия отображает величину одной из 1000 реализаций максимального бокового лепестка ДН, сформировавшегося в этой реализации в данном угловом направлении. Их распределение показывает, что максимальные боковые лепестки большой величины могут появляться и вдали от главного максимума, однако частота их появления падает с удалением от него. Распределение максимального бокового лепестка по величине в интервале от 3 до 7% относительно главного максимума отложено по вертикальной оси координат слева.
Из этих двух распределений в частности следует, что в шести из 1000 испытаний максимальный боковой лепесток величины, близкой к наиболее вероятной, возникал вблизи - 45 от нормали к антенне. Другой интересный факт: максимальный боковой лепесток ДН величиной около 6%, близкой к предельному значению в данной серии испытаний, однажды сформировался вдали от нормали, вблизи - 30. Таким образом из данного двумерного распределения можно представить картину распределения максимального бокового лепестка ДН как по величине, так и по положению относительно главного максимума.
При выборе предельного уровня бокового излучения для реальной антенны следует исходить из требований ТЗ с учётом практической реализуемости ДН. Другими словами, необходимо обеспечить 100% выхода годных излучателей при их серийном производстве. Исходя их этого, будем считать гарантированным уровень, соответствующий квантилю распределения по величине порядка 0,999.
Определение коэффициентов связи излучающих неоднородностей с магистральным Ш-волноводом
Возбуждение Ш-волновода возможно со стороны его дна через коаксиально-волноводный переход, что даёт возможность использовать Ш-волноводные излучатели в качестве элементов ФАР. Для изготовления Ш-линеек целесообразно использовать Ш-волноводный прокат с утолщённым дном, что позволяет изготавливать его фактически как единое целое фрезерованием на станке с ЧПУ. Использование фрезы, диаметр которой равен расстоянию между ножом: и стенкой, даёт возможность экономичного изготовления? излучателя заюдин проход режущего- инструмента. При этом торцы/ неоднородностей имеют полукруглую форму, и переход от магистрального волновода к излучающей неоднородности происходит плавно, что улучшает её согласование и расширяет полосу рабочих частот излучателя. Рупорный раскрыв Ш-проката позволяет максимально использовать площадь апертуры ФАР, а также исключить эффект «ослепления» решётки при сканировании. Удалённость раскрыва Ш-линейки от излучающих: неоднородностей позволяет применять различные способы, его- герметизации? без ухудшения электрических параметров излучателя: Максимальный боковой лепестокДШантеннойфешёткшприщаличиш случайных ошибок в амплитудно-фазовом распределении! может сформироваться-с конечной:вероятностью на любом угловомірасстоянии от главного максимума. Уровень этого максимального бокового лепестка также является! случайной: величиной;. Таким образом, уровень боковых: лепестков антенной решётки: является двумерной-: случайной величиной; и её: функция распределениям представляет собой поверхность, в- координатах (угловое положение; уровень); Дляюпределенияшаиболее: вероятного уровня боковых лепестков ДНси квантилей по величине, что наиболее важно И задаётсят том или ином виде в технических условиях на антенну, необходимо знать форму этой поверхности.
Рассчитать аналитическштакую функцию распределения для» решётки с произвольным амплитудным распределением не представляетсявозможным:
Прямой статистический анализ решёток с простейшим в смысле спектра амплитудным распределением «косинус квадрат на пьедестале» показал, что наиболее вероятный по величине максимальный, боковой лепесток ДН распределён практически равномерно по углам.. Квантиль распределения порядка 0,999, который можно считать предельным уровнем боковых лепестков данной антенны имеет распределение по углам и может быть оценен с помощью эмпирической формулы, учитывающей КИП амплитудного распределения, величину амплитудных и фазовых ошибок, а также количество элементов решётки.
Это позволяет строить решётки с гарантированным уровнем боковых лепестков по ТУ, в частности обеспечивать 100% выхода годных линейных излучателей при их серийном производстве.В-процессе исследований и разработки теоретическихположений получены следующие научные результаты.
Разработана методика проектирования линейной антенной решётки на основе, полуоткрытого желобкового волновода, позволяющая исключить неточности теоретической модели излучателя. Это позволит разрабатывать линейные излучатели с уровнем- боковых лепестков, минус 40;..минус 50 дБ, изготавливая их на стандартном металлообрабатывающем оборудовании. Данная методика проектирования может использоваться для разработки линейных, волноводных излучателей произвольного типа, в том числе волноводно-щелевых антенных решёток.
Разработана-технологичная»конструщия Ш-волноводного-излучателяща , основе: Ш-образного волноводного проката, с: утолщёнными дном; щ рупорным раскрывом; Коаксиальный переход со стороны дна. излучателям позволяет максимально использовать выделенный ддяантенны габарит.
Определены, источники, искажения- формы широкой ДН линейного излучателя- в поперечном? сечении при измерении её на стенде с вертикальной-осью;вращения иіразработана методика испытаний, исключающаяэтаискажещш Найдена оценка предельного- уровня? боковых лепесткові антенной решётки- со: случайными ошибками; амплитудно-фазового . распределения позволяющая- с заданной достоверностью определитьгарантированный уровень боковых лепестков антенны.
Методика проектирования была отработана на Щ-волноводных излучателях и позволила: изготавливать, их с уровнем боковых лепестков, не превышающем минус 40-дБ..
Проектирование излучателей с учётом линейных фазовых поправок
Методы исследования. Теоретические исследования параметров Ш-волновода проводились методом частичных областей с разложением решений уравнения Гельмгольца по собственным функциям областей Ш-волновода. Методика проектирования линейных излучателей предполагает итерационное моделирование измеренного амплитудно фазового распределения в раскрыве излучателя с использованием средств теории минимакса. Для определения параметров распределения максимального бокового лепестка антенной решётки по его величине и угловому расстоянию от главного максимума ДН использовался метод статистических испытаний. Все расчёты выполнялись в среде MathCAD.
Научная новизна. В процессе исследований и разработки теоретических положений получены следующие научные результаты.
Разработаны принципы построения линейных излучателей ФАР с низким уровнем боковых лепестков на основе полуоткрытого желобкового волновода; 1. Уточнено , решение электродинамической задачи для симметричного Ш-волновода; определён вклад в это решение высших типов колебаний. 2. Получено выражение для определения величины коэффициента ответвления излучающей неоднородности в виде прямоугольного бруска, расположенного на дне Ш-волновода. 3. Разработана технологичная конструкция Ш-волноводного излучателя с поперечным- коаксиально-волноводным переходом, позволяющая использовать такойшзлучатель в качестве элемента ФАР. 4. Найдены условия достижениям требуемого- уровня бокового-излучения антенной решётки с заданной«=достоверностью. Практическая значимость работы состоит в том, что: - Разработана методика итерационного проектирования линейных излучателей ФАР на основе желобкового полуоткрытого волновода, позволяющая с помощью полунатурного моделирования исключить систематические ошибки амплитудно-фазового распределения и тем самым достичь уровня бокового излучения, ограничиваемого лишь технологическими производственными допусками; - Разработана конструкция Ш-волноводного излучателя, позволяющая эффективно использовать его в качестве излучателя ФАР. Внедрение результатов исследований. Разработанные методические и конструктивно-технологические решения использованы в разработках Сибирского центра сертификации а также в учебном процессе преподавания электродинамических дисциплин в Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Предложенная методика проектирования линейной антенной решётки на основе вытекающей волны, включающая в себя измерение амплитудно-фазового распределения, позволяет исключить погрешности! теоретических моделей излучателя. Использование этой методики позволяет изготавливать линейные излучатели на основе полуоткрытого желобкового Ш-волновода с уровнем боковых лепестков минус 40дБ, изготавливая их на стандартном металлообрабатывающем оборудовании! 2. Технологичная конструкция структуры Ш-волноводного излучателя на основе Ш-образного волноводного проката с рупорным раскрывом и коаксиальный переход со стороны дна излучателя позволяют эффективно использовать его для построения плоских линейных ФАР со сверхнизким уровнем боковых лепестков. 3. Широкая ДН линейного излучателя в его поперечном сечении может быть измерена на стенде с вертикальной осью вращения при изменении-угла наклона излучателя при вращении стенда по определенному закону. 4. Предельный уровень боковых лепестков антенной решётки может быть оценен с высокой степенью достоверности на основании данных о коэффициенте использования поверхности и величине ошибок амплитудно-фазового распределения. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы получили положительную оценку при обсуждении на XXVII Международной научно-технической конференции по теории и технике антенн (Москва, 1994г.), ряде Всесоюзных научно-технических конференций по теории и технике антенн (Москва), Российской научно-технической конференции по информатике и проблемам телекоммуникаций (Новосибирск, 2007-2009г.). Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 2 в научно-технических сборниках из списка, рекомендованного ВАК, 1 - в трудах Международной конференции, 4 - в трудах Российской конференции, 3 патента на изобретение. Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка литературы из 104 наименований, 10 приложений и содержит 118 страниц основного текста, включая 53 рисунка. В первой главе исследована общая теория Ш-волновода с использованием традиционных методов решения,волноводных задач; атакже с помощью метода поперечного резонанса. Проведён анализ полученных решений и сравнение результатов- расчётов Ш-волновода различными методами, а также сравнение основных параметров Ш-волновода и прямоугольного волновода.
