М. Б. Рыжиков1

1 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (Санкт-Петербург, Россия)

1 maxrmb@yandex.ru

Постановка проблемы. Для метеонавигационных РЛС, предназначенных для обеспечения безопасности полетов воздушных судов, траектории которых расположены на малых высотах, особое значение имеет пространственная фильтрация помех от земли. Чем она эффективнее, тем меньшее число ложных метеообразований обнаруживается и уменьшается число маневров для облета фальшивых грозовых или турбулентных областей. Пространственная фильтрация переотражений от подстилающей поверхности в нижней полусфере может быть реализована в АФАР, но такое решение является дорогим для малой или беспилотной авиации. Более экономичное техническое решение – использование легкой антенны и привода для ее вращения по азимуту. В статье проводится сравнительный анализ микрополосковых антенн с симметричными или несимметричными функциями направленности, реализуемыми без элементов управления амплитудно-фазовым распределением, и поиск требований к ним для решения задач метеонавигации в заполярных широтах.

Цель. Предложить методику оценки требований к пространственной фильтрации в бортовых антеннах метеонавигационных РЛС для заполярных широт и сравнить возможности реализации разных вариантов антенных решеток без элементов управления амплитудно-фазовым распределением, выполненных по полосковой технологии изготовления и отличающихся малым уровнем бокового излучения.

Результаты. Разработана методика оценки требований к антеннам для бортовых РЛС зондирования атмосферы в заполярных широтах, в том числе при пространственной фильтрации переотражений от земной поверхности. Показана принципиальная возможность технической реализации микрополосковой антенны с несимметричной функцией направленности и относительно малым уровнем бокового излучения в нижнюю полусферу, конструкция которой отличается тем, что в ней нет отдельных управляющих элементов в виде фазовращателей и аттенюаторов. Выполнена оценка параметров типовой антенной решетки аналогичных размеров с амплитудным распределением Дольфа–Чебышева, и представлены результаты их сравнительного анализа.

Практическая значимость. Результаты работы могут быть применены при разработке антенн многофункциональных малогабаритных РЛС для использования на борту беспилотного летательного аппарата, эксплуатируемого в арктической зоне, например, для информационного обеспечения безопасности ледового судоходства, позволяющей избегать случаев попадания носителя РЛС в сложные для полета погодные условия.

Рыжиков М.Б. Микрополосковая антенная решетка с несимметричной функцией направленности для метеонавигационной бортовой РЛС для эксплуатации на заполярных широтах // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2023. Т. 21. № 4. С. 25−33. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700814-202304-04

1. Широкорад А.Б. Арктика и Северный морской путь. М.: Вече. 2017.
2. Хансен Р.С. Фазированные антенные решетки. М.: Техносфера. 2012.
3. Standard RTCA DO-220. Minimum operational performance standards for airborne weather radar with forward-looking windshear detection capability. Washington: RTCA. 1995.
4. Standard RTCA DO-173. Minimum operational performance standards for airborne weather and ground mapping pulsed radars. Washington: RTCA. 1985.
5. Novikova Y.A., Ryzhikov M.B. Research of requirements for the antenna pattern of the airborne weather radar to the reduce of false detection of hazards turbulence areas in low-altitude flight conditions // 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). St. Petersburg, Russia. 2020. P. 1–7.
6. ГОСТ 24728-81. Государственный стандарт СССР. Ветер. Пространственное и временное распределение характеристик (дата введения в действие: 30.06.1982).
7. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии (радиометеорология). Л.: Гидрометеорологическое издательство. 1966.
8. Баранов А.М. Видимость в атмосфере и безопасность полетов. Ленинград: Гидрометеоиздат. 1991.
9. Рыжиков М.Б., Бестугин А.Р., Новикова Ю.А., Киршина И.А. Применение антенн с несимметричной диаграммой направленности в бортовых метеонавигационных радиолокационных станциях // Датчики и системы. 2020. № 4. С. 15–19.
10. Ryzhikov M.B., Novikova Y.A., Kucherova E.V., Kulik R.V. Simulation of accounting for the impact of ground clutter on the calculation of hazard index of the degree of danger of clouds in the on-board pulse Doppler weather radar // 2019 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). St. Petersburg, Russia. 2019. P. 1–5.
11. Кондратенков Г.С. Авиационные системы радиовидения. М.: Радиотехника. 2015.
12. Yuan T., Yuan N., Li L.W. A novel series-fed taper antenna array design // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2008. V. 7. P. 362–365.
13. Singh B., Sarwade N., Ray K.P. A compact modified corporate feed network for antenna arrays with non-identical rectangular microstrip antenna elements // 2016 International Symposium on Antennas and Propagation (APSYM). 2016. P. 1–4.
14. Mohammed J.R., Sayidmarie Kh.H. Synthesizing asymmetric side lobe pattern with steered nulling in nonuniformly excited linear arrays by controlling edge elements // Hindawi International Journal of Antennas and Propagation. 2017. V. 2017. Article ID 92930318.
15. Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. М.: Радио и связь. 1986.
16. Анпилогов В.Р., Зимин И.В., Чекушкин Ю.Н. Диссипативные потери в микрополосковых линиях и микрополосковых антеннах // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2018. Т. 5. № 3. С. 60–69.
17. Якимов А.Н., Бестугин А.Р., Киршина И.А. Оценка влияния случайных факторов на точность производственного контроля антенн по излучению // Датчики и системы. 2020. Т. 249. № 7. С. 50–55.
18. Yakimov A.N., Bestugin А.R., Kirshina I.A. Model study of design possibilities for optimizing the microwave antenna // 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). St. Petersburg, Russia. 2020. P. 1–4.
19. Bestugin A.R., Yakimov A.N., Kirshina I.A. Research possibilities of the microwave antenna optimization with taking into account external electromagnetic actions // 2019 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). St. Petersburg, Russia. 2019. P. 1–4.