М.В. Инденбом, В.А. Скуратов

 АО «Всероссийский НИИ радиотехники» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Для сканирования в полусфере могут применяться выпуклые осесимметричные фазированные антенные решетки (ФАР), поверхность которых является поверхностью вращения (конус, сфера, параболоид вращения и т.п.). Излучающие элементы осесимметричной ФАР расположены в прямоугольной или треугольной сетке на поверхности. При большом числе элементов ФАР возникают трудности расчета характеристик при учете эффектов их взаимодействия. Цель. Разработать метод расчета, позволяющий существенно уменьшить вычислительные трудности за счет использования осевой симметрии ФАР.

Результаты. На основе модального подхода и представления электромагнитного поля в виде разложения по собственным функциям уравнений поля получены расчетные соотношения для диаграммы направленности (ДН) и амплитуд отраженных волн на входах щелевых излучающих элементов осесимметричной ФАР, учитывающие эффекты взаимной связи щелевых элементов ФАР и понижающие в N раз размеры матриц (N – число элементов по направляющей). Показано, что соотношения применимы при большом числе элементов и не слишком больших электрических размерах антенны. Проведены численные расчеты для сферической и конической формы поверхности антенной решетки аксиально и азимутально ориентированных щелевых элементов. Рассчитаны (в одномодовом приближении) парциальные ДН аксиальных и азимутальных щелевых излучателей в сферической и конической антенных решетках, содержащих от нескольких десятков до почти тысячи элементов. Практическая значимость. С помощью полученных соотношений могут быть рассчитаны характеристики излучения и согласования многоэлементных осесимметричных ФАР.

Инденбом М.В., Скуратов В.А. Модальный подход в методе расчета осесимметричных антенных решеток с учетом взаимодействия щелевых излучателей на основе разложения электромагнитного поля по собственным функциям внешней области поверхности антенны // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 5. С. 117−131. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202105-11

1. Воскресенский Д.И., Пономарев Л.И., Филиппов В.С. Выпуклые сканирующие антенны. М.: Сов. радио. 1978.
2. Инденбом М.В. Асимптотический метод расчета диаграммы направленности выпуклой осесимметричной конической антенной решетки с учетом взаимодействия щелевых излучателей // Антенны. 2018. № 1. С. 9–22.
3. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.-Л.: Энергия. 1967.
4. Фелсен Л., Маркувец Н. Излучение и рассеяние волн. Т. 1 / Пер. с англ. под ред. М.Л. Левина. М.: Мир. 1978.
5. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Сов. радио. 1957.
6. Bailin L.L., Silver S. Exterior electromagnetic boundary value problems for spheres and cones // IRE Transactions on Antennas and Propagation. 1956. V. 4. № 1. P. 5–16; 1957. V. 5. № 3. P. 313.
7. Фок В.А. Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. М.: Сов. радио. 1970.
8. Borgiotti G.V., Balzano Q. Mutual coupling analysis of a conformal array of elements on cylindrical surface // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1970. V. 18. № 1. P. 55–63.
9. Balzano Q., Dowling T.B. Mutual coupling analysis of arrays of apertures on cones // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1974. № 1. P. 92–97.
10. Ланкастер П. Теория матриц. М.: Наука, Физматгиз. 1978.
11. Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1982.
12. Инденбом М.В. Антенные решетки подвижных обзорных РЛС. Теория, расчет, конструкции. М.: Радиотехника. 2015.
13. Вычислительные методы в электродинамике / Под ред. Р. Митры. Пер. с англ. под ред. Э.Л. Бурштейна. М.: Мир. 1977.