Д.Е. Губарев1, П.А. Сташок2, Ю.В. Юханов3

1,2 АО «Таганрогский научно-исследовательский институт связи» (г. Таганрог, Ростовская обл., Россия)

3 Южный федеральный университет (г. Таганрог, Ростовская обл., Россия)

Постановка проблемы. В последние несколько десятилетий широкое распространение получили сканирующие антенные системы, такие как фазированные антенные решетки (ФАР) и многолучевые антенные решетки (МЛАР). Повышение точности пеленгования в радиопеленгаторах, а также исследование и модернизация линзовых структур применительно к многолучевым антенным решеткам является актуальной темой исследования.

Цель. Рассмотреть конструкцию разработанной на АО ТНИИС многолучевой антенны (МЛА) на основе линзы Люнеберга, включающий в себя расчет геометрии профиля и проведение экспериментального исследования линзы Люнеберга с целью повышения коэффициента усиления антенны и получения максимальная неидентичности по коэффициенту усиления антенны на любой частоте не более 1,5 дБ.

Результаты. Описана конструкция, изготовлен макет и проведено экспериментальное исследование МЛА с линзой Люнеберга. Показано, что достигнуты следующие параметры: диапазон рабочих частот от 17,5 до 40 ГГц; ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности от 12 до 20°; угловой разнос смежных антенн 26°; коэффициент усиления антенны не менее 3 дБ; максимальная неидентичность по коэффициенту усиления антенны на любой частоте не более 1,5 дБ при числе лучей 4.

Практическая значимость. Разработана эскизная конструкторская документация и изготовлен макет широкополосной линзы Люнеберга с максимальной неидентичностью по коэффициенту усиления антенны на любой частоте не более 1,5 дБ; коэффициентом стоячей волны 1,3; массой 0,5 кг; диапазон рабочих частот от 17,5 до 40 ГГц. По этим и другим параметрам линза Люнеберга превосходит разработанные раннее [1−3, 8].

Губарев Д.Е., Сташок П.А., Юханов Ю.В. Многолучевая антенна с линзой Люнеберга // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 11. С. 60−67. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202111-10

1. Ашихмин А.В., Негробов В.В., Пастернак Ю.Г., Федоров С.М. Исследование конструкций сверхширокополосных излучающих структур на основе плоской линзы Люнеберга // Радиотехника. 2012. № 5. С. 14−17.
2. Конструкции антенн на основе линзы Люнебурга. 2018. URL: http://farragsat.meximas.com/homearab.html.
3. Korotkov A.N., Shabunin S.N., Chechetkin V.A. The cylindrical Luneburg lens discretization influence on its radiation parameters // IEEE International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences (SIBIRCON). 2017. С. 394−398.
4. Luneburg R.K. The mathematical theory of optics. Providence, RI: Brown Univ. Press., 1944. 478 p.
5. Проектирование ФАР. Учебное пособие / Под ред. Д.Н. Воскресенского. Изд. 3-е. М.: Радиотехника. 2003.
6. Вендик О.Г., Парнес М.Д. Антенны электрическим сканированием: Учеб. пособие. / Под ред. Л.Д. Бахраха. М.: Сайн. Пресс. 2002. 232 с.
7. Бобрешов А.М., Усков Г.К., Кретов П.А., Лысенко Н.А., Сбитнев Н.С. Многолучевая ТЕМ-рупорная антенна с формированием направления линзой Люнеберга. ФГБОУ ВО «ВГУ». Воронеж. 2018.
8. Кузиков А.А., Орехов Р.С., Саломатов Ю.П., Сугак М.И. Исследование печатной цилиндрической линзы Люнеберга // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2018. № 1. С. 426−430.
9. Дьяченко П.Н. Градиентная фотонно-квазикристаллическая линза Люнеберга // Сб. докладов Молодежной научной школы по нанофотонике (30 июня 2012 г.) 20-го Междунар. конгресса Nanostructures: Physics and Technology.
10. Ахияров В.В., Калошин В.А., Никитин Е.А. Исследование широкополосных планарных линз Люнебурга // Журнал Радиоэлектроники. 2014. № 1.
11. Асламбеков В.В., Горин А.М., Гринько Е.А. Многолучевая линзовая антенна с плоской защитной диафрагмой // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер. ОВР. 2015. № 1. С. 64−69.
12. Park Y., Wiesbeck W., Fellow. Angular Independency of a Parallel-Plate Luneburg Lens with Hexagonal Lattice and Circular Metal Posts. IEEE. 2002.
13. Wu X., Laurin J-J. Fan-Beam Millimeter-Wave Antenna Design Based on the Cylindrical Luneberg Lens. IEEE. 2007.
14. Fuchs B., Le Coq L., Lafond O. Design Optimization of Multishell Luneburg Lenses // IEEE Transactions on antennas and propagation. 2014. V. 55. № 2.
15. Garcia-Ortiz C.E., Cortes R., Gómez-Correa J.E., Pisano E., Fiutowski J., Garcia-Ortiz D.A., Ruiz-Cortes V., Rubahn H.-G., Coello V. Plasmonic metasurface Luneburg lens. IEEE. 2019.
16. Дмитриев И.С., Ильин М.Ю. Расчет максимальной вероятности аномальных ошибок азимутального пеленгатора с кольцевой антенной решеткой // Антенны. 2019. № 3.
17. Фёдоров С.М. Сверхширокополосные линзовые антенны с коммутационным сканированием в азимутальной плоскости // Автореферат диссертации к.т.н. (05.12.07). Воронеж: ВГУ. 2013.
18. Бахарев С.И., Вольман В.И.,. Либ Ю.Н и др. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / Под ред. В.И. Вольмана. М.: Радио и связь. 1982. 328 с.
19. Каталог СВЧ Электроники. Курск: СКАРД-Электроникс. 2011. 73 с.
20. Губарев Д.Е., Андрианов А.В., Зикий А.Н., Пустовалов А.И. Экспериментальное исследование приемника пеленгования прямого усиления // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 11(22). С. 50−54.
21. Губарев Д.Е., Андрианов А.В., Зикий А.Н., Шакунов С.А. Экспериментальное исследование приемника пеленгования // Сб. научных статей «Проблемы современной системотехники». Министерство образования и науки РФ. Южный федеральный университет. Институт радиотехнических систем и управления. Таганрог. 2019. С. 5−9.
22. Хансен Р.С. Сканирующие антенные системы СВЧ: Пер. с англ. / Под ред. Г.Т. Маркова и А.Ф. Чаплина. М: Сов. радио. 1966. Т. 1.
23. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учебник. М.: Высшая школа. 1988. 432 с.
24. Суриков В.В. и др. МЛАР для систем радиотехнического мониторинга // Нелинейный мир. 2014. № 5.
25. Ollie Holt. Technology Survey a Sampling of RWRs and ESM Systems // Journal Electronic Defense. June 2015. P. 39−46.
26. Volakis J.L. Antenna engineering handbook. McGraw Hill. 2007. 1755 p.