По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 359.48 DOI:10.33920/pro-2-2301-02

Методика обработки параметров диаграммы направленности фазированной антенной решетки

Юдачев С. С. канд. техн. наук, доцент, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5
Комиссарова Е. В. канд. техн. наук, доцент, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5
Лысенко Н. И. МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5, e-mail: lni20k013@yandex.ru
Мингазова К. С. МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5, e-mail: mingazova.xiusha2017@yandex.ru

В статье приведены результаты исследования диаграммы направленности как одного из важных параметров фазированной антенной решетки. Практическая значимость работы: получение навыков применения САПР MathCad и исследование методики улучшения диаграммы направленности с целью повышения точности определения цели. В работе приведен алгоритм расчета диаграммы направленности антенной решетки с четырьмя модулями и методика ее улучшения. Программное обеспечение и математические выдержки находятся в свободном доступе в интернете, что позволяет любому желающему произвести аналогичную работу и убедиться в корректности полученных нами расчетов и выводов. Работа может быть использована студентами технических вузов, обучающимися по специальностям, связанным с радиоэлектронной техникой, при изучении принципов работы антенных систем с эквидистантным расположением элементов и их разработкой, для применения публикации в качестве методического пособия при выполнении расчетов в домашних заданиях или лабораторных работах с использованием специализированного программного обеспечения MathCad.

Литература:

1. Башлыков, Н.А. Разработка математической модели антенной решетки на примере эквидистантной цифровой антенной решетки // Политехнический молодежный журнал. — 2020. — №5. — С. 1–12.

2. Статьи и обзоры // Элтех [Электронный ресурс]. — 2010. — URL: https://www.eltech.spb.ru/stati (дата обращения: 25.10.2022).

3. Теория антенны — диаграмма направленности // Tutorials point [Электронный ресурс]. — 2006. — URL: https://www.tutorialspoint. com/antenna_theory/antenna_theory_ radiation_pattern.htm# (дата обращения: 25.10.2022).

4. Пантенков, Д. Г., Гусаков Н. В. Компьютерное моделирование активной фазированной антенной решетки // Космическая техника и технологии. — 2013. — №1. — С. 34–39.

5. Акишев, М. С., Петров, М. Н., Анаров, М.Ж. Моделирование геометрии антенных решеток в ПО Matlab // Фундаментальные исследования. — 2015. — №7 (ч. 4). — С. 741–744.

6. Петров, Р. В., Хаванова, М.А. Расчет диаграммы направленности антенны с магнитоэлектрическим излучателем // Вестник Новгородского государственного университета. — 2012. — № 67. — С. 25–28.

7. Ликбез по антеннам: диаграмма направленности // Nag [Электронный ресурс]. — 2000. — URL: https://nag.ru/ material/27672 (дата обращения: 29.10.2022).

8. Долбик, А.И. Устройства СВЧ и антенны: основы теории антенн и элементы антенных систем (1 часть). — М.: Изд-во ИжГТУ им. М. Т. Калашникова, 2002. — 100 с.

9. Фазированные антенные решетки // StudRef [Электронный ресурс]. — URL: https://studref.com/484937/informatika/fazirovannye_antennye_reshetki# aftercont (дата обращения: 29.10.2022).

10. Диаграммы направленности ФАР // StudFiles [Электронный ресурс]. — URL: https://studfile.net/preview/ 9935271/page:3/ (дата обращения: 29.10.2022).

Фазированные антенные решетки (ФАР) являются наиболее эффективными антенными системами в настоящее время и имеют практическое применение как в системах воздушного, так и наземного, а также морского базирования. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с антеннами с механическим и электромеханическим сканированием. Прежде всего это скорость изменения положения луча в пространстве, а следовательно, скорость обзора пространства. Кроме того, в ФАР возможно изменение формы диаграммы направленности (ДН). В работе основное внимание уделяется именно этой особенности, поскольку основной характеристикой любой антенны является ее ДН, из которой вытекают важные энергетические соотношения.

В статье представлен один из способов улучшения амплитудной диаграммы направленности (АДН) ФАР с помощью преобразования характеристик элементов антенной решетки и изменения расстояния между ними с целью минимизации боковых лепестков ДН, минимизирующий при этом потери энергии. Графически АДН может быть представлена либо в виде объемной фигуры в сферической системе координат, либо в виде сечений этой фигуры в прямоугольной системе координат. Для построения ДН антенны необходимо задать координаты объекта, который находится в пространстве на некотором расстоянии от антенной решетки в точке с координатами (x, y, z) в дальней зоне. Опишем положение цели относительно антенны и главного луча с помощью направляющих косинусов. Запишем три направляющих косинуса в пространстве используя сферические координаты:

• направляющая косинуса в горизонтальной плоскости:

• направляющая косинуса в вертикальной плоскости

• направляющая косинуса в продольной плоскости

Из приведенных выше уравнений можно определить угол между направлением цели и направлением главного луча антенны:

Для определения волнового числа и построения ДН единичного антенного модуля задана длина волны λ = 3 · 10–2 м. Данная реализация рассмотрена в САПР MathCad:

Тогда диаграмма направленности:

Для Цитирования:
Юдачев С. С., Комиссарова Е. В., Лысенко Н. И., Мингазова К. С., Методика обработки параметров диаграммы направленности фазированной антенной решетки. Главный механик. 2023;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: