350 rub
Journal Antennas №9 for 2012 г.
Article in number:
Methods of radiation pattern shaping for planar antenna arrays
Authors:
B.D. Manuilov
Abstract:
The some theoretical results of the author in the area of antenna array synthesis are developed and generalized, which deal with radiation pattern shaping and the extremum search of the energy functionals. It is shown that the partial radiation patterns method based on Kotelnikov functions is most efficient for the amplitude and phase control of radiation pattern of multi-element planar antenna arrays with rectangular aperture. The proposed method provides the ability of direct ana-lytical calculation of the array element complex currents in accordance with the given radiation pattern. This method has the high potential to shape the single-beam as well as the multiple-beam radiation pattern with low side-lobe level, desired amplitudes, phases and polarizations of beams. Moreover, the synthesis of any sector-type patterns, cosecant-type patterns and countered beam patterns is possible as well as null-forming in the noise directions. The synthesis techniques above are appropriate for the arrays with the complicated form of aperture. In this case they are implemented by means of energy functional maximization. However, the efficiency of the synthesis methods suffers from the mobile noise environment. In this paper three ways are considered to improve the efficiency of the suggested matrix synthesis methods in the mobile noise environment. The numerical analysis shows that the partial fan pattern method (proposed in Tikhomirov Institute) is efficient in the case phase-only control of planar arrays with any aperture configuration. Two methods are used for the null-forming in the radiation pattern of planar arrays in the case of phase control. These methods are based on the minimization of the error functional. In both methods the error functional order may be greatly reduced, so the efficiency of the methods improves dramatically. The numerical example for array of 1296 elements is considered (36×36 elements). The array is subdivided into 36 (6×6) subarrays and the order of error functional is reduced to 18.
Pages: 32-39
References
  1. Кашин В. А.Методы фазового синтеза антенных решеток // Успехи современной радиоэлектроники. 1997. № 1. С. 47 - 60.
  2. Зелкин Е. Г., Соколов В. Г. Методы синтеза антенн: Фазированные антенные решетки и антенны с непрерывным раскрывом. М.: Сов. радио. 1980.
  3. Бахрах Л. Д., Кременецкий С. Д. Синтез излучающих систем (теория и методы расчета). М.: Сов. радио. 1974.
  4. Коваленко Н. В. Обратные электродинамические задачи для антенных решеток, расположенных на плоских и криволинейных поверхностях // Антенные решетки. Ростов-на-Дону: Изд. Ростовского ун-та. 1971. С. 48 - 53.
  5. Мануилов Б. Д., Башлы П. Н., Безуглов Ю. Д. Алгоритм управления многофункциональными АР на основе метода парциальных диаграмм // Антенны. 2005. № 9. С. 72 - 77.
  6. Пат. 2341853 Российская Федерация. Способ формирования многолепестковых диаграмм направленности антенной решетки /Мануилов М. Б., Мануилов Б. Д., Башлы П. Н., Цыцорин Д. А. // Открытия, изобретения. Б. И. № 35. 2008.
  7. А. с. СССР 1712993 . Способ формирования провала в диаграмме направленности АР / Мануилов Б. Д., Сариев К. Э., Шабловский В. М., Яковенко В. А. Опубл. 15.10.1991.
  8. КрупицкийЭ. И. О максимальной направленности антенн, состоящих из дискретных излучателей // Докл. АН СССР. 1962. Т. 143. № 3. С. 582 - 585.
  9. Cheng, D. K., Optimization techniques for antenna arrays // IEEE Proc. 1971. V. 59. № 12. P.1664 - 1674.
  10. Башлы П. Н., Мануилов Б. Д. Новые приложения теоремы об экстремальных свойствах характеристических чисел пучка эрмитовых форм в задачах оптимизации многофункциональных антенных решеток // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 54. № 3. С. 318 - 328.
  11. Башлы П. Н., Мануилов Б. Д., Кузнецов Ю. Ф. Синтез диаграмм направленности многолучевых антенных решеток с управлением уровнем, фазой и поляризацией максимумов ДН // Радиотехника и электроника. 2011.  Т. 56. № 3. С. 320 - 329.
  12. Пат. 2249890 Российская Федерация. Способ формирования многолепестковых диаграмм направленности антенной решетки /Мануилов Б. Д., Башлы П. Н., Безуглов Ю. Д., Кузнецов А. А. // Открытия, изобретения. Б. И. № 10. 2005.
  13. Пат. 2302061 Российская Федерация. Способ формирования многолепестковых диаграмм направленности антенной решетки /Мануилов М. Б., Мануилов Б. Д., Башлы П. Н., Безуглов Ю. Д. // Открытия, изобретения. Б. И. № 18. 2007.
  14. Башлы П. Н., Мануилов Б. Д., Морозов А. А. Синтез контурных диаграмм направленности антенной решетки // Радиотехника и электроника. 2012. Т. 57. № 7. С. 758 - 764.
  15. Мануилов М. Б., Мануилов Б. Д., Башлы П. Н. Электродинамический анализ и параметрический синтез многолучевых решеток продольных щелей на круговом цилиндре // Антенны. 2009. №9. С. 3 - 11.
  16. Пат. 2258984 Российская Федерация. Способ формирования двух независимо ориентируемых лепестков в диаграмме направленности фазированной антенной решетки / Мануилов Б. Д., Безуглов Ю. Д., Костенко Д. И. // Открытия, изобретения. Б. И. № 23. 2004.
  17. Грибанов А. Н. Эффективный метод фазового синтеза одномерно расширенных лучей в фазированной антенной решетке // Антенны. 2007. № 6. С. 26 - 29.
  18. Грибанов А. Н., Титов А. Н., Мосейчук Г. Ф. Фазовый синтез расширенных лучей ФАР методом веерных парциальных диаграмм // Антенны. 2008. № 9. С. 15 - 20.
  19. Маничев А. О., Кондратьев А. С. Сравнительный анализ методов фазового синтеза нулей в диаграммах направленности ФАР // Антенны. 2011. № 9. С. 3 - 25.
  20. Воеводин В. В., Кузнецов Ю. А. Матрицы и вычисления. М.: Наука. 1984.
  21. Пат. 2314610 Российская Федерация. Способ энергетической оптимизации фазированной антенной решетки / Башлы П. Н., Мануилов Б. Д. // Открытия, изобретения. Б. И. № 1. 2008.
  22. Шитиков А. М. Применение метода парциальных диаграмм для формирования нуля в ФАР с управлением только фазой // Радиотехника. 2010. № 10. С. 71 - 73.
  23. Пат. 2123743 Российская Федерация. Способ формирования нуля диаграммы направленности фазированной АР / Мануилов Б. Д., Башлы П. Н., Гладушенко С. Г. // Открытия, изобретения. Б. И. № 35. 1998.