350 rub
Journal Electromagnetic Waves and Electronic Systems №9 for 2012 г.
Article in number:
Methods of wave catastrophe theory in the investigation of reflector antennas
Keywords:
reflector antennas
multiple beam antennas
polifokalnye antennas
wave theory of catastrophes
Authors:
E.B. Ipatov, D.S. Lukin, E.A. Palkin
Abstract:
This work continues the development in the part of analysis and mathematical modeling characteristics polifokalnyh reflector antennas, with wide opportunities in the formation of complex patterns of radiation. The large number of focal points in this antenna system allows you to quickly change the direction of the main beam without turning the main reflector. They also have the ability to simultaneously send signals in multiple directions. Polifokalnye antenna are resistant to inhomogeneities in the external environment, as well as to various external influences.
As an illustration of the problem in this paper we consider antennas with polynomial-profile of a reflector, which are provides the required characteristics of the radiation pattern.
The paper presents the definitions for the identification of focusing points with different characteristics. These definitions are based on an analysis of critical points of the integrals, describing the wave field in the far field of antenna. Such analysis is based on the classification of critical points of parametric families of functions in accordance with the theory of singularities of smooth mappings (catastrophe theory).
As examples of an algorithm for designing the antenna reflector, which is given by the mirror profile polynomial function of two variables. By changing the parameters of the polynomial, we can formulate analytical relations that guarantee the appearance of focal points with the desired characteristics. Solution to the problem of synthesis in this model, the reflector is reduced to the selection of the parameters of the polynomial satisfying these relations. Check the result of synthesis of the reflector shape was carried out by direct numerical simulation of the radiation pattern of the antenna.
Using the above method of analysis for the design of reflector antennas greatly simplifies the algorithms of design. At the same time, the antennas with a complex profile of the reflector have a number of advantages in comparison with the parabolic and other frequently used reflectors. In particular, they allow you to scan a large range of angles in different planes. The classical parabolic antennas have the advantage only for small angles of the scan. The level of cross-polarization radiation for polynomial reflector is quite small, despite the fact that the reflector surface profile almost does not allow to assess in advance the depolarization of radiation.
This method can be applied in the design of other aperture antenna systems.
Pages: 8-13
References
- Palkin E.A., Zaytseva N.A. Synthesis of polyfocal reflectors, forming radiation with stable singularities of requisite types // Proceedings of JINA 94 Meeting . Paris, 1994.
- Зайцева Н.А., Палкин Е.А. Синтез полифокальных поверхностей сканирующих рефлекторов зеркальных антенн. // Сб. статей Проблемы дифракции и распространения волн. М.: МФТИ, 1994. С.20-35.
- Зайцева Н.А., Палкин Е.А. Синтез рефлекторов, формирующих поля с заданными типами отраженных и краевых волн // Радиотехника и электроника. 1995. Т. 40. № 2. С. 196-204.
- Зайцева Н.А., Палкин Е.А. Полифокальные полиномиальные кривые в задачах синтеза сканирующих рефлекторов зеркальных антенн // Радиотехника. 1995. № 10. (Электромагнитныеволны). С. 91-97.
- Palkin E.A., Zaytseva N.A. Polyfocal polynomial surfaces in problems of scanning reflector antenna design //Proc. of the 1995 Int.Sympos. on E.M. Theory, St.Petersburg St.Univ., 1995. P. 600-602.
- Ipatov E.B., Palkin E.A., Zaytseva N.A. Wave catastrophes theory application to polyfocal reflector antenna design. // Proceedings of XXVth General Assembly URSI, Lille, France, 28 Aug.-5 Sept., 1996.
- Палкин Е.А.Методы волновой теории катастроф в исследованиях полифокальных сканирующих и многолучевых апертурных антенн // Труды XI Всерос. школы-конф. по дифракции и распространению волн. М.: МГУ. 1998. С. 109-124.
- Ipatov E.B., Palkin E.A.Radiation characteristics of polynomial polyfocal reflector antennas // Proceedings of International Sympos. On Electriomagnetioc Theory. Thessalonik., Greece. 25-28 May. 1998. P. 133-135.
- Ипатов Е.Б., Палкин Е.А. Исследование сканирующих многолучевых зеркальных антенн методами волновой теории катастроф // Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44. № 4. С. 431-441.
- Ipatov E.B., Palkin E.A.Investigation of scanning and multi-beam reflector antennas by the methods of theory of wave catastrophes // Proceedings of International Simp. «Progress in Electromagnetic research - 2000»/ Electromagnetic Acad. Cambrige, Massachusetts, USA, 2000. P. 785.
- Крюковский А.С.Локальные равномерные асимптотики волновых полей в окрестности основных и краевых каспоидных каустик // Радиотехника и электроника. 1996. T. 41. № 1. C. 59-65.
- КрюковскийА.С., Лукин Д.С., Растягаев Д.В. Классификация и равномерное асимптотическое описание пространственно-временных трехмерных краевых фокусировок волновых полей // Радиотехника и электроника. 2005. Т. 50. № 10. С. 1221-1230.
- Крюковский А.С., Растягаев Д.В. Классификация унимодальных и бимодальных угловых катастроф // Функциональный анализ и его приложения. 1992. Т. 26. Вып. 3. С. 77-79.
- Kryukovskii A.S., Lukin D.S., Palkin E.A., Rastyagaev D.S. Wave catastrophes: types of focusing in diffraction and propagation of electromagnetic waves // J. of Communications Technology and Electronics. 2006. Т. 51. № 10. P. 1087.
- Крюковский А.С., Лукин Д.С.Построение равномерной геометрической теории дифракции методами краевых и угловых катастроф // Радиотехника и электроника. 1998. Т. 43. № 9. С. 1044-1060.
- Ипатов Е. Б., Крюковский А. С., Лукин Д. С., Палкин Е. А. Краевые катастрофы и асимптотики // ДАН СССР. 1986. Т. 291. № 4. С. 823-827.
- Крюковский А.С., Лукин Д.С., Палкин Е.А. Равномерные асимптотики и угловые катастрофы // Докл. РАН. 1995. T. 341. № 4. C. 456-459.
- Федорюк М.В. Асимптотика. Интегралы и ряды. М.: Наука. 1987.