350 rub
Journal Antennas №7 for 2011 г.
Article in number:
Synthesis of Axial Slot Arrays on Circular Cylinder with Application of Ring Harmonics
Keywords:
cylindrical antenna array
slot radiators
integral equations
matrix synthesis
multi-lobe radiation pattern
Authors:
M. B. Manuilov, B. D. Manuilov
Abstract:
The radiation pattern synthesis methods based on ring harmonics concept are discussed for the case of waveguide-fed axial slot arrays on circular cylinder. Two heuristic methods for single-lobe pattern shaping and the matrix synthesis method are proposed. The first heuristic method is based on exception of some selected ring harmonics from the process of radiation pattern shaping. In the second heuristic technique the radiation pattern shaping is implemented by means of the harmonic weights introduction.
The proposed matrix synthesis technique allows independent controlling the direction, amplitude and phase of each individual main beam of the multi-lobe pattern. The vector of currents on the slots is calculated to maximize the functional that is the physical analogue of directivity in the case of multi-lobe pattern. In accordance with the suggested approach the functional is represented as the Hermitian forms ratio that includes the information about specified orientations, amplitudes and phases of the all main beams of radiation pattern. The optimal vector of current amplitudes on the slots is evaluated analytically using the matrix theory formalism. The suggested matrix synthesis technique combined with 3D electromagnetic model of cylindrical array provides the ability to control the local as well as the total side-lobe level.
It was shown that by implementation of proposed matrix synthesis method the substitution of the ring harmonic radiation patterns instead of array elements (slots) radiation patterns provides the absolutely equal final results. The synthesis techniques based on ring harmonics concept may be appropriate in the case of array excitation by means of Butler matrices.
Pages: 33-42
References
- Воскресенский Д.И., Котов Ю.В., Харланов Ю.Я., Овчинникова Е.В. Многофункциональные полотна антенных решеток // Антенны. 2006. Вып. 9(112). С. 5-23.
- Минкович Б.М., Яковлев В.П. Теория синтеза антенн. М.: Сов. радио. 1964.
- Бахрах Л.Д., Кременецкий С.Д. Синтез излучающих систем (теория и методы расчёта). М.: Сов. радио. 1974.
- Зелкин Е.Г., Соколов В.Г. Методы синтеза антенн: Фазированные антенные решётки и антенны с непрерывным раскрывом. М.: Сов. радио. 1980.
- Вендик О.Г., Парнес М.Д. Антенны с электрическим сканированием / под ред. Л.Д. Бахраха. М.: САЙНС-ПРЕСС. 2002.
- Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф., Гусевский В.И. Конструктивные методы аппроксимации в теории антенн. М.: САЙНС-ПРЕСС. 2005.
- Железняк М.М., Кашин В.А., Калачёв В.Н. Фазовый синтез антенных решёток, использующий статистическое формирование парциальных диаграмм дискретного раскрыва // Радиотехника и электроника. 1974. Т. 19. № 4. С. 671-678.
- Кашин В.А., Кухтевич А.В. Оптимальный по КНД фазовый синтез многолучевых диаграмм направленности // Радиотехника и электроника. 1979. № 12. С. 2415-2421.
- Шелег Б. Кольцевая решётка с матричной схемой возбуждения для непрерывного сканировании // ТИИЭР. 1968. Т. 56. № 11. С. 287-298.
- Воскресенский Д.И., Пономарёв Л.И., Филиппов В.С. Выпуклые сканирующие антенны (основы теории и методы расчёта). М.: Сов. радио. 1978.
- Крупицкий Э.И. О максимальной направленности антенн, состоящих из дискретных излучателей // Докл. АН СССР. 1962. Т. 143. №3. С. 257-259.
- Cheng D.K. Optimization techniques for antenna arrays // Proc. IEEE.1971. V. 59. №12. Р. 1664-1674.
- Патент № 2249890 Россия. Способ формирования многолепестковых диаграмм направленности антенной решётки / Б.Д. Мануилов, П.Н. Башлы, Ю.Д. Безуглов, А.А. Кузнецов // Открытия, изобретения. Бюл. №10, 10.04.2005.
- Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.: Радио и связь. 1983.
- Резников Г.Б. Антенны летательных аппаратов. М.: Сов. радио. 1967.
- Патент № 2302061 Россия. Способ формирования многолепестковых диаграмм направленности антенной решётки / М.Б. Мануилов, Б.Д. Мануилов, П.Н. Башлы, Ю.Д. Безуглов // Открытия, изобретения. Бюл. № 18. 27.06.2007.
- Гантмахер Ф.Р.Теория матриц М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1988.
- Мануилов М.Б, Мануилов Б.Д., Башлы П.Н. Электродинамический анализ и матричный синтез многолучевых решеток продольных щелей на круговом цилиндре // Антенны. 2009. №9 (148). С. 3-11.
- Manuilov M.B., Manuilov B.D, Bashly P.N.Field Theory Analysis and Matrix Synthesis of Cylindrical Array with Multi-Lobe Pattern // Proc. of 38th European Microwave Conference (EuMC-08). 27-31 October. 2008. Amsterdam, The Netherlands. Р. 1346-1349.