Введение к работе
актуальность работы спектральный подход к задачам возбуждения излучающих тел является олнлм из перспективных направления современной радиофизики. Важным достоинством подхода является возможность создания Эффективных методов анализа излучателей и решеток в широком диапазоне частот. Однако прикладные задачи требуют исследования новых типов антенн, и теория спектрального подхода нуждается в развитии.
В настоящее время в связи с ростом обьема информационных потоков уровень требовании, предъявляемых к ширине полосы рабочих частот и величине пространственного сектора сканирования современник радиоэлектронных комплексов повышается, и существует необходимость создания антенних систем, удовлетворяющих обоим этим требованиям. Указанных нолей можно достичь применением антенних решеток (АР), инемшх ненулевую кривизну поверхности излучающей структуры, и неоднородную ориентацию излучающих элементов но отношению к поверхности решетки. Это делает актуальной разработку строгих методов анализа АР некоординаг-иой конфигурации, состоящих из планарннх излучателей, ориентированных произвольным образом по отношению друг к другу. В диапазонных антенных системах широкоугольного сканирования применяются полосковые излучатели с наклонными и пересекающимися проводниками, в связи с чем актуальної! является проблема разработки методов решения задач возбуждения плоских , излучаюіцих тел кусочно-постоянной ширины с ломаной Формой контур--:. В вибраторных АР весьма существенно влияние токов на линиях питания, возбу.-хдамцих элементы антенных решеток на возникновение эффектов ослепления в режиме сканирования, что приводит к необходимости разработки моделей планарных вибраторов, учитывающих наличие полосковых проводников линий питания антенных систем.
т'ошение указанных выше задач в рамках спектрального подхода де іет возможным численний анализ и оптимальное малинное проектирование диапазонных Фазированных антенных рег.еток (ФАР) широкоугольного сканирования для связи, радиолокации и радиоэлектронной борьбы, в том числе изготовляемых по печатной технологии и имеющик хороши'5 массэрзбарктныз характеристики.
UE/іь її задачи исследования, основной целью работы является развитее спектрального подхода применительно к задачач возбуждения диапазонных плоских идеально проводящих излучателей с изломами геометрии контура, ФАР широкоугольного сканирования. члмеч:н кс гс! ''.'; им-.ч-г проглчопьно задаваемую орненте-
пию. и построение на его основе электродинамических моделей, приводящих к эффективным численным алгоритмам анализа указанных излуча»щих структур. В соответствии с выбранной нелыо в работе:
предложен основанный на спектральном подходе метод решения задачи возбуждения плоского идеально проводящего кусочно-прямоугольного излучателя нерегулярной формні
спектральный подход развит для анализа задач возбуждения систем плоских излучателей, произвольным образом расположенный и ориентированных в пространстве;
на основе вышеуказанного подхода разработаны математически'? модели и эффективные численные алгоритмы, реализованные с виде программных модулей и пакетов прикладных программ (ГШП) анализа одиночных диапазонная излучателей с изломами контура и конечных антенных решеток произвольной конфигурации;
численно произведен параметрический синтез плоских диапазонных излучателей вибраторного типа, необходимых для создания ФАР. сканирующих в секторе углов не менее 90 в широком диапазоне частот.
В задачу исследования не входили учет наличия диэлектрических подложек излучателей и решеток , а также учет потерь в диэлектрических средах и металлических проводниках.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Основные положения, определяющие научную новизну работы, можно сформулировать следующим образом.
-
Предложен метод спектральной плотности заряда, позволяющий на основе спектрального подхода решить задачу возбуждения плоских излучателей кусочно-лрямоугольноп формы. Для удовлетворения условий Иейкснера на смежных гранітах подобластей, где распределение тока имеет разрывы I рода, наряду со спектраяыш ми плотностями поверхностных токов вводятся в рассмотрен!!1; спектральные плотности повернностных зарядов на излучателях.
-
Разработаны электродинамические модели плоских вибраторов с нерегулярной Формой коіітура, применяемых в качестве элементов ФАР. позволявшие учитывать токи на линиях питания, возбуждающих вибраторы в режиме сканирующей ФАР.
-
Предложена и реализована методика решения задачи возбуждения системы плоских излучателей, имеющей ПРОИЗВОЛЬНУЮ конфигурацию, благодаря которой обобщенные инпелансы определяются в виде двукратных интегралов по плоскости волновых векторов (в К-пространстве).
1. Получены численные результаты для моделей применяемых на практике плоских вибраторов, позволяющие определить область
значений их геометрических параметров, в которой эти вибраторы пригодны для использования в диапазонных ФАР широкоугольного сканирование.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Проведенные в работе теоретические исследования завершены созданием математических моделей плоских диапазонных вибраторов с широкими ДН и конечных антенных решеток сложной конфигурации. Модели реализованы в виде программ анализа таких вибраторов и решеток. Алгоритмы и программы отличаются высокой степень» универсальности относительно геометрии анализируемых объектов,
Получены результаты анализа одиночных излучателей ломаной Формы, конечных АР таких излучателей, позволяющие предложить конкретные варианты исполнения АР полосковых вибраторов, обеспечиваюя(их сектор сканирования не менее 90 в диапазоне частот с перекрытием 1.4. синтезирована геометрия малоэлемент-ной АР с равномерной зависимостью излучения круговой поляризации в передней полусфере и получены характеристики многолучевой антенной системы с пространственным возбуждением (МЛАС ПВ), применяемой в антенной практике. Разработанные программные модули и ШШ могут функционировать как на мощных, так. и на персональных эьп. при этом для расчетов не требуется б^ьших затрат машинного времени.
ДОСТОВЕРНОСТЬ, полученные в диссертации научные результаты обоснованы теоретическим анализом, численными расчетами, результатами экспериментальных исследований и сравнением с известными результатами других авторов.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ, основные результаты работы докладывались и обсуждались на:
i. V всесоюзной школе-семинаре по математическому моделированию оис свч и квч диапазонов, г. Тула, октябрь 1990 г.
-
Межреспубликанской научно-технической конференции "ФАР-9Й", г. Казань, июнь 1992 г.
-
К Международной школе-семинаре по дифракции И распространению радиоволн, г. Москва, Февраль 1993 г.
-
XXVIII научной сессии НТО ЮС им. А.С.Попова, посвященной Дню радио, г. Москва, май 1993 г.
-
Российской научно-технической конференции НТО РЭС, г.Новосибирск, май 1993 г.
-
Российской, научно-технической конференции "Информатика и проблемы телекоммуникаций", г. Новосибирск, апрель 1994 г.
-
семинарах кафедры Прикладной и теоретической физики, каФедры Антенных систем и НЯЛ PTV Новосибирского государствен
- о -ного технического университета.
публикации, основные материалы диссертации опубликованы б ie-ти печатных работах и 5-ти отчетах по ниг.
структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Полный обьем работы составляет 182 страницы, в тон числе 121 страница основного текста, 49 страниц рисунков, 12 страниц приложений, Список литературы включает 97 наименований.
