Т.Ф. Данг1, Т.Р. Газизов2, М.Т. Нгуен3

1,2 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (г. Томск, Россия)

3 МИРЭА – Российский технологический университет (Москва, Россия)

1 dang.p.2213-2023@e.tusur.ru; 2 talgat.r.gazizov@tusur.ru; 3 nguen_m@mirea.ru

Постановка задачи. Антенны и рассеивающие структуры играют важную роль в телекоммуникационных технологиях. Для оптимизации этих конструкций, а также для снижения затрат и прогнозирования поведения в реальных условиях требуется точный анализ (например, анализ характеристических мод) для предоставления информации о том, как форма конструкции и параметры влияют на характеристики излучения и рассеяния антенны. Традиционно для определения значимых характеристических мод используют их модальную значимость. Однако такой подход не учитывает в полной мере свойства собственных токов и источников возбуждения, что может привести к неточности определения значимых мод.

Цель. Представить алгоритм для определения наиболее значимых мод при анализе характеристик антенн и рассеивающих структур с использованием анализа характеристических мод, а также провести верификацию эффективности предложенного алгоритма на примере анализа структуры уголкового отражателя.

Результаты. Разработаны два алгоритма, направленные на повышение точности и вычислительной эффективности анализа проводных антенн и рассеивающих структур с использованием анализа характеристических мод: первый алгоритм учитывает свойства собственных токов и источников возбуждения для нахождения значимых мод, а второй алгоритм уменьшает вычислительные затраты, сохраняя высокую точность результата. Продемонстрированы точность и эффективность синтезированных алгоритмов на примере анализа дипольных антенн и различных структур уголковых отражателей, применяемых в качестве рассеивателей.

Практическая значимость. Предложенные алгоритмы для установления значимых мод при анализе проводных антенн и рассеивателей позволяет повысить точность процесса оптимизации этих конструкций с использованием анализа характеристических мод.

Данг Т.Ф., Газизов Т.Р., Нгуен М.Т. Повышение точности и сокращение вычислительных затрат при анализе проводных антенн и рассеивателей с помощью CMA // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 10. С. 189−202. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202510-23

1. Vilar E. Antennas and propagation: a telecommunications system subject // IEE Colloquium on Teaching Antennas and Propagation to Undergraduates. London. UK. 1988. P. 6.
2. Falconi M. Forward scatter radar for air surveillance: characterizing the target-receiver transition from far-field to near-field regions // Remote Sens. 2017. V. 9. № 1. P. 50. doi: 10.3390/rs9010050.
3. Elias B. B. Q. A review of antenna analysis using characteristic modes // IEEE Access. 2021. V. 9. P. 98833–98862. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3095422.
4. Harrington R., Mautz J. Theory of characteristic modes for conducting bodies // IEEE Trans. Antennas Propag. 1971. V. 19. № 5. P. 622–628. doi: 0.1109/TAP.1971.1139999.
5. Garbacz R., Turpin R. A generalized expansion for radiated and scattered fields // IEEE Trans. Antennas Propag. 1971. V. 19. № 3. P. 348–358. doi: 10.1109/TAP.1971.1139935.
6. Dang T. P., Hasan A. F. A., Gazizov T. R. Analyzing the wire scatterer using the method of moments with the step basis functions // 2024 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). 2024. St. Petersburg. Russian Federation. P. 1–8. doi: 10.1109/WECONF61770.2024.10564653.
7. Harrington R., Mautz J. Computation of characteristic modes for conducting bodies // IEEE Trans. Antennas Propag. 1971. V. 19. № 5. P. 629–639. doi: 10.1109/TAP.1971.1139990.
8. Yikai C., Wang C. F. Characteristic modes: Theory and applications in antenna engineering. John Wiley & Sons. 2015
9. Cabedo F. M. Systematic design of antennas using the theory of characteristic modes. Diss. Universitat Politècnica de València, 2007.
10. Harrington R. F. Matrix methods for field problems // Proc. IEEE. 1967. V. 55. № 2. P. 136–149. doi: 10.1109/PROC.1967.5433.
11. Wang N., Richmond J., Gilreath M. Sinusoidal reaction formulation for radiation and scattering from conducting surfaces // IEEE Trans. Antennas Propag. 1975. V. 23. № 3. P. 376–382. doi: 10.1109/TAP.1975.1141080.
12. Griesser T., Balanis C. Backscatter analysis of dihedral corner reflectors using physical optics and the physical theory of diffraction // IEEE Trans. Antennas Propag. 1987. V. 35. № 10. P. 1137–1147. doi: 10.1109/TAP.1987.1143987.
13. Helmi G., Ali K., Philippe P. and Oussmane L. P. Experimental results and numerical simulation of the target RCS using Gaussian beam summation method // Adv. Sci. technol. Eng. Syst. J. 2018. V. 3. № 3. P. 01–06. doi: 10.25046/aj030301.
14. Zan G., Guo L., Liu S. Scattering characteristics of the multi-corner reflector based on SBR method // 2018 12th International Symposium on Antennas, Propagation and EM Theory (ISAPE). Hangzhou. China. 2018. P. 1–4. doi:  10.1109/ISAPE.2018.8634124.
15. Нгуен М.Т. Инновационные подходы к проектированию разреженных проводно-сеточных антенн: разработка алгоритмов и оценка их эффективности // Системы управления, связи и безопасности. 2024. № 4. С. 1-47. DOI: 10.24412/2410-9916-2024-4-001-047.