А. О. Касьянов

 Южный федеральный университет (г. Ростов-на-Дону, Россия)

Постановка проблемы. В последнее время в связи со стремительным ростом числа одновременно используемых радиосистем, работающих в смежных частотных диапазонах, все более острой становится проблема обеспечения их электромагнитной совместимости (ЭМС). Весьма эффективным способом обеспечения ЭМС близкорасположенных радиоэлектронных средств (РЭС), излучающих электромагнитные волны, является использование частотно-избирательных обтекателей антенных систем этих РЭС. Перспективным направлением разработки радиопрозрачных антенных обтекателей (АО) являются обтекатели, выполненные на основе многослойных электродинамических структур. Введение в их состав дифракционных решеток позволяет наряду с обеспечением герметичности решить с помощью обтекателей также и задачу частотной селекции. Вопросы разработки частотно-избирательных АО требуют дополнительного исследования.

Цель. Численно исследовать свойства частотно-избирательных антенных обтекателей, выполненных как на основе плоских металлодиэлектрических дифракционных решеток, так и на основе толстых перфорированных экранов волноводного типа, для обеспечения ЭМС совместно функционирующих радиосистем, работающих в смежных диапазонах частот.

Результаты. Приведены результаты численных исследований характеристик рассеяния многоэлементных мультипланарных решеток печатных элементов и толстых перфорированных экранов. На основе полученных численных результатов выработаны рекомендации по конструкционным параметрам частотно-избирательных АО. С помощью проведенных численных исследований установлено, что использование печатных решеток с элементами, имеющими сложную топологию на многослойных воздушно-диэлектрических подложках, открывает дополнительные возможности по частотной фильтрации полей прошедших сквозь такие решетки волн. Показано, что многофункциональные АО, выполненные на основе толстых перфорированных экранов волноводного типа, по частотной избирательности значительно превосходят печатные. Однако по массогабаритным характеристикам такие АО уступают печатным. Отмечено, что для преодоления этого недостатка при их изготовлении требуется применение технологии металлизации пластиков.

Практическая значимость. Выработанные рекомендации могут быть использованы при проектировании частотно-избирательных обтекателей фазированных антенных решеток СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Предложенные технические решения могут найти применение также при создании поляризационно-селективных антенных обтекателей и угловых фильтров на основе дифракционных решеток.

Касьянов А.О. Частотно-избирательный антенный обтекатель на основе металлодиэлектрических дифракционных решеток и перфорированных экранов // Антенны. 2021. № 3. С. 39–49. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202103-06

1. Каплун В.А. Обтекатели антенн СВЧ (радиотехнический расчет и проектирование). М.: Сов. радио. 1974.
2. Красюк В.Н. Антенны СВЧ с диэлектрическими покрытиями. Л.: Судостроение. 1986.
3. Касьянов А.О. Математическое моделирование и расчет характеристик рассеяния печатного частотно-избирательного антенного обтекателя // Известия ЮФУ. Технические науки. 2020. № 6. С. 129–139.
4. Касьянов А.О., Обуховец В.А. Металлодиэлектрические частотно-избирательные поверхности // Электромагнитные волны и электронные системы. 2009. Т. 14. № 11. С. 29–38.
5. Касьянов А.О., Обуховец В.А. Отражательные антенные решетки как микроволновые компоненты интеллектуальных покрытий // Антенны. 2001. № 4 (50). С. 12–16.
6. Касьянов А.О., Обуховец В.А. Численное исследование многофункциональных обтекателей антенн судовых РЛС // Сб. материалов 3-й МНТК «Перспективные технологии в средствах передачи информации». Владимир. 1999. С. 160–166.
7. Касьянов А.О., Кошкидько В.Г. Применение электродинамических методов анализа при разработке антенных систем судовых РЛС // Известия ТРТУ. 2000. № 1. Спец. выпуск. Материалы 45-й НТК ППС ТРТУ. Таганрог: Изд-во ТРТУ. С. 19.
8. Касьянов А.О. Обтекатель антенны судовой радиолокационной станции // Сб. трудов Междунар. науч. конф. «Излучение и рассеяние электромагнитных волн». Таганрог. 2003. С. 96–99.
9. Касьянов А.О., Обуховец В.А. Дифракционные решетки как устройства пространственно-частотной и поляризационной селекции // Сб. трудов III Междунар. симпозиума «Конверсия науки – международному сотрудничеству». Томск. 1999. С. 406–408.
10. Kasyanov A.O., Obukhovets V.A. Polarizing filters, converters and modulators based on controllable microstrip diffraction arrays // Proceedings of III International Seminar/Workshop on DIPED’98. Tbilisi. 1998. P. 46–49.
11. Касьянов А.О., Обуховец В.А. Поляризационные фильтры, преобразователи и модуляторы на основе управляемых микрополосковых дифракционных решеток // Сб. трудов Всерос. конф. «Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности». Ч. 2. Таганрог. 1999. С. 121–126.
12. Касьянов А.О. Результаты численного исследования характеристик рассеяния печатного частотно-избирательного антенного обтекателя // Сб. материалов 30-й Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Севастополь, Крым. 2020. С. 165–166.
13. Касьянов А.О. Частотно-избирательные поверхности. Методы проектирования и области применения. Монография. Таганрог: Издательство Южного федерального университета. 2019.
14. Касьянов А.О., Обуховец В.А. Частотно-избирательные поверхности. Основные области применения // Антенны. 2005. № 9. С. 4–12.
15. Касьянов А.О., Касьянова А.Н. Электродинамический анализ и разработка САПР-ориентированных математических моделей печатных антенных решеток: монография. Таганрог: Издательство Южного федерального университета. 2017.
16. Хансен Р. Сканирующие антенные системы СВЧ. Т. 1, 2. М.: Сов. радио. 1966. Т. 1. 1969. Т. 2.
17. Besso P., Bozzi M., Perregrini L., Salghetti Drioli L., Nickerson W. Deep space antenna for Rosetta mission: Design and testing of the S/X-band dichroic mirror // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2003. V. 51. № 3. P. 388–394.
18. Bozzi M., Perregrini L., Weinzierl J., Winnewisser C. Efficient analysis of quasi-optical filters by a hybrid MoM/BI-RME method // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2001. V. 49. № 7. P. 1054–1064.
19. Bozzi M., Perregrini L., Weinzierl J., Winnewisser C. Design, fabrication, and measurement of frequency-selective surfaces // Optical Engineering. 2000. V. 39. № 8. P. 2263–2269.
20. Besso P., Bozzi M., Brenner M., Junker S., Madde R., Perregrini L., Salghetti Drioli L. Electrical and mechanical performance of a S/X/Ka-band dichroic mirror // Proceedings of EuMC 2000. Paris, France. 2000. P. 290–293.