М.Л. Артемов1, О.В. Афанасьев2, М.П. Сличенко3

1-3 АО «Концерн «Созвездие» (г. Воронеж, Россия)

Постановка проблемы. Параметры антенной системы (АС) оказывают существенное влияние на технический облик и предельные характеристики радиоаппаратуры различного типа и назначения. В настоящее время при разработке АС широко применяется подход, базирующийся, в основном, на использовании классических типов антенных элементов (АЭ). Однако в ряде случаев этот подход ограничивает реализуемые на практике характеристики радиоаппаратуры из-за недостаточного учета результатов опережающего развития радиоэлектроники и имеющегося задела по расширению возможностей радиоэлектронных компонентов аппаратуры. Следовательно, необходимо сформировать инновационный научно-технический задел с использованием обоснованных принципов создания АЭ и АС нового поколения, отвечающих возрастающим потребностям радиотехники.

Цель. Провести анализ основных направлений и путей совершенствования характеристик перспективных АС.

Результаты. Рассмотрены подходы по оптимизации структуры и характеристик различных антенн, базирующихся на представлении АЭ в виде сложной распределенной электродинамической системы. Приведены примеры совершенствования характеристик перспективных АС, иллюстрирующие современные возможности по эффективной оптимизации характеристик одиночных АЭ и АЭ, входящих в состав АС. В результате обобщения представленных результатов оптимизации антенн и подходов, положенных в основу такой оптимизации, определены направления совершенствования характеристик перспективных АС.

Практическая значимость. Реализация указанных направлений совершенствования характеристик АС позволит существенно улучшить совокупные характеристики перспективной радиоаппаратуры различного назначения за счет глубокой оптимизации структуры АС на системном уровне и ее адаптации к требуемым условиям эксплуатации.

Артемов М.Л., Афанасьев О.В., Сличенко М.П. Направления совершенствования характеристик перспективных антенных систем // Радиотехника. 2023. Т. 86. № 5. С. 184−198. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202305-19

1. Артёмов М.Л., Борисов В.И., Маковий В.А., Сличенко М.П. Автоматизированные системы управления, связи и радиоэлектронной борьбы. Основы теории и принципы построения / Под ред. М.Л. Артёмова. М.: Радиотехника. 2021. 556 с.
2. Бахрах Л.Д., Бененсон Л.С., Зелкин Е.Г. и др. Справочник по антенной технике. Т. 1 / Под ред. Я.Н. Фельда, Е.Г. Зелкина. М.: ИПРЖР. 1997. 248 с.
3. John L.V. Antenna Engineering Handbook. 4th Edition. New York. McGraw-Hill, Inc. 2007. 1775 p.
4. Constantine A.B. Modern Antenna Handbook. New York. John Wiley & Sons, Inc. 2008. 1700 p.
5. Kuma G., Ray K.P. Broadband Microstrip Antennas. Boston. Artech House. 2003. 432 p.
6. Hansen R. C. Phased Array Antennas. New York. John Wiley & Sons, Inc. 2009. 571 p.
7. Josefsson L., Persson P. Conformal Array Antenna Theory and Design. New York // IEEE Press. Wiley-Interscience. John Wiley & Sons, Inc. 2006. 488 p.
8. Milligan T.A. Modern Antenna Design. 2nd Edition. New York // IEEE Press. Wiley-Interscience. John Wiley & Sons, Inc. 2005. 633 p.
9. Schantz H.G. The Art and Science of Ultrawideband Antennas. 2nd Edition. Boston. Artech House. 2015. 591 p.
10. Moosazadeh M. High-Gain Antipodal Vivaldi Antenna Surrounded by Dielectric for Wideband Applications // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2018. V. 66. Is. 8. P. 4349-4352.
11. Chen R.-S., et al. Novel Reconfigurable Full-Metal Cavity-Backed Slot Antennas Using Movable Metal Posts // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. № 10. P. 6154-6164.
12. Mohamadzade B. et al. A Conformal, Dynamic Pattern-Reconfigurable Antenna Using Conductive Textile-Polymer Composite // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. № 10. P. 6175-6184.
13. Zhang K., Jiang Z.H., Yue T., Zhang Y., Hong W., Werner D.H. A Compact Dual-Band Triple-Mode Antenna with Pattern and Polarization Diversities Enabled by Shielded Mushroom Structures // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. № 10. P. 6229-6243.
14. Kremer H.I., Leung K.W., Lee M.W.K. Design of Substrate Integrated Dielectric Resonator Antenna with Dielectric Vias // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. P. 5205-5214.
15. Zhu J., et al. Additively Manufactured Millimeter-Wave Dual-Band Single-Polarization Shared Aperture Fresnel Zone Plate Metalens Antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. №. 10. P. 6261-6272.
16. Sun W., Li Y., Chang L., Li H., Qin X., Wang H. Dual-Band Dual-Polarized Microstrip Antenna Array Using Double-Layer Gridded Patches for 5G Millimeter-Wave Applications // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. № 10. P. 6489-6499.
17. Amar A.S.I., Eid A.M., Salama A.A. High Gain Low Cost Vivaldi Antenna Design Using Double Slits and Triangle Metallic Strip for WiFi Applications // 15th International Computer Engineering Conference (ICENCO). Egypt. 2019. P. 234-238.
18. He S.H, Shan W., Fan C., Chao Mo Z., Yang F.H., Chen J.H. An Improved Vivaldi Antenna for Vehicular Wireless Communication Systems // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2014. V. 13. P. 1505-1508.
19. Wang Y.-W., Wang G.-M., Zong B-F. Directivity Improvement of Vivaldi Antenna Using Double-Slot Structure Systems // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2013. V. 12. P. 1308-1383.
20. W. Liu, Z. N. Chen, X. Qing. Metamaterial-Based Low-Profile Broadband Aperture Coupled Grid-Slotted Patch Antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2015. V. 63. № 7. P. 3325-3329.
21. Holloway C.L., Kuester E.F., Gordon J.A., O’Hara J., Booth J., Smith D.R. An Overview of the Theory and Applications of Metasurfaces: The Two-Dimensional Equivalents of Metamaterials // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2012. V. 54. № 2. P. 11-35.
22. Гаврилов В.М. Всенаправленная антенна для широкополосных систем связи // Проектирование и технология электронных средств. 2019. № 4. С. 31-37.
23. Безгин А.А., Савочкин А.А. Многослойная печатная антенна круговой поляризации // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2020. № 1. Ч. 2. С. 170-171.
24. Кривов Ю.Н., Карабанов И.В. Низкопрофильная двухполяризационная сверхширокополосная антенна X-диапазона с ёмкостным питанием // Вестник ЯВВУ ПВО. 2021. № 1. С. 24-32.
25. Патент №2507648 (РФ), H01Q 9/28, H01Q 1/38. Гибридная щелевая антенна. / Азиатцев В.Е., Нефедьев В.М., Чертков Д.В., Кирпичёв Д.Б.
26. Патент №2593910 (РФ), H01Q 1/38. Антенна Вивальди с печатной линзой на единой диэлектрической подложке. / Ашихмин А.В., Федоров С.М., Негробов В.В., Пастернак Ю.Г., Авдюшин А.С.
27. Патент №2400881 (РФ), H01Q 13/00, H01Q 13/10. Планарная антенна. / Орлов А.Б., Орлов К.А., Крылов А.Н., Бацула А.П., Волков К.М., Вуколов А.Э.
28. Каталог продукции АО «СКАРД-Электроникс». URL: http://skard.ru/product-categore/ant-sistem/ (дата обращения 12.11.2021).
29. Неганов В.А., Матвеев И.В. Новый метод расчета тонкого электрического вибратора // Известия вузов. Сер. Радиофизика. 2000. Т. XLIII. № 4. С. 335-344.
30. Эминов С.И. Теория интегрального уравнения тонкого вибратора // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. № 12. С. 2160.
31. Weiland T. Time domain electromagnetic field computation with finite difference methods // International Journal of Numerical Modelling. 1996. V. 9. P. 295-319.
32. Лэсдон Л.С. Оптимизация больших систем: Пер. с англ. М.: Наука. 1976. 432 с.
33. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач: Пер. с англ. М.А. Зуева / Под ред. А.И. Горлина. М.: Радио и связь. 1990.
34. Вагин В.Н. Дедукция и обобщение в системах принятия решений. М.: Наука. 1988. 384 с.
35. Арнольд В.И. Теория катастроф. М.: Наука. 1990. 128 с.
36. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой. М.: Едиториал УРСС. 2014. 304 c.
37. Артемов М.Л. Применение технологий искусственного интеллекта в автоматизированных системах управления и радиосвязи // Сб. трудов XXVII Междунар. науч.-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». В 4-х томах. Воронеж: Издательский дом ВГУ. 2021. С. 7-24.