А. В. Богословский1, Д. Н. Борисов2, C. Н. Разиньков3
1, 3 ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж, Россия)
2 Воронежский государственный университет (г. Воронеж, Россия)

1 bogosandrej@yandex.ru, 2 borisov@sc.vsu.ru, 3 razinkovsergey@rambler.ru

Постановка проблемы. При построении мобильных радиоэлектронных комплексов большое значение приобретают проблемы разработки антенных систем, обеспечивающих высокие показатели пространственно-частотной избирательности передачи-приема сигналов. Для кругового обзора пространства в широком диапазоне рабочих частот целесообразно применять кольцевые решетки логопериодических вибраторных антенн. Подобие кольцевой структуры при повороте вокруг центральной оси на угловое расстояние между элементами позволяет сохранить высокий коэффициент направленного действия в пределах 360°. Исполнение логарифмически-периодических приемоизлучающих компонентов в виде набора вибраторов, длина и расположение которых изменяются по логарифмическому закону, позволяет сохранить тождественные условия возбуждения масштабно-инвариантных фрагментов при изменении рабочей длины волны. Рациональные способы анализа антенных систем на носителях базируются на построении электродинамических моделей их приемоизлучающих структур при расположении на объектах, по электрофизическим свойствам, профилю и размерам соответствующих фрагментам реальных несущих поверхностей.

Цель. Исследовать закономерности изменений диаграммы направленности антенной решетки в диапазоне длин волн при размещении над экраном.

Результаты. В интересах исследования характеристик кольцевой решетки логопериодических вибраторных антенн, размещенной над плоским идеально проводящим экраном резонансных электрических размеров, получена система интегральных уравнений для расчета токов в приближении моделей проволочных вибраторов и бесконечно тонкой плоской пластины с прямолинейными границами. Для учета электромагнитных связей в решетке и электромагнитного взаимодействия с подстилающей поверхностью через вторичное электромагнитное излучение при постановке краевой задачи граничные условия применялись к суперпозиции электрических полей на электрических вибраторах из состава логопериодических антенн и пластине. Токи найдены по результатам частичного обращения операторов интегральных уравнений в виде множества дискретных значений, обеспечивающих восстановление их распределений при контролируемой невязке граничных условий краевой задачи. По вычисленным значениям комплексных амплитуд токов проведен расчет и выявлены закономерности изменения диаграммы направленности антенной решетки в диапазоне рабочих длин волн. Показано, что наличие экрана приводит к возрастанию уровня боковых лепестков диаграммы направленности антенной решетки относительно значений, характерных для свободного пространства. При этом наибольшую трансформацию претерпевает форма диаграммы направленности логопериодической вибраторной антенны, ось которой ориентирована перпендикулярно кромке экрана. Улучшение показателей пространственно-частотной избирательности передачи-приема сигналов достигается за счет увеличения высоты подъема решетки и размеров подстилающей поверхности вследствие сокращения интенсивности вторичного излучения, создаваемого поверхностными токами, отраженными от кромок. Формы главных лучей диаграмм направленности логопериодических антенн в основном определяются значениями углов раскрыва и периодов структуры. Отмечено, что они претерпевают незначительные искажения при расширении активных областей за счет наведения токов на вибраторах вторичным электромагнитным излучением экрана.

Практическая значимость. Полученные результаты позволяют обосновывать технический облик диапазонных приемоизлучающих структур для мобильных радиоэлектронных комплексов при круговом обзоре пространства в широкой полосе рабочих длин волн.

Богословский А.В., Борисов Д.Н., Разиньков C.Н. Электродинамический анализ кольцевой решетки логопериодических вибраторных антенн над плоской прямоугольной идеально проводящей поверхностью // Антенны. 2025. № 4. С. 14–24. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202504-02

1. Разиньков С.Н., Федоров А.В. Электродинамическая модель и анализ кольцевой решетки логопериодических вибраторных антенн // Антенны. 2017. № 7 (239). С. 10–16.
2. Петров Б.М., Костромитин Г.И., Горемыкин Е.В. Логопериодические вибраторные антенны. М.: Горячая линия–Телеком. 2005.
3. Габриэльян Д.Д., Звездина М.Ю., Касьянов А.О. и др. Антенны, СВЧ-устройства и их технологии / Под ред. А.А. Косогора. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2023.
4. Рыбалко А.М., Павлюк В.А. Предельная направленность кольцевой антенной решетки // Радиотехника и электроника. 1985. Т. 30. № 1. С. 82–85.
5. Кныш М.В., Разиньков С.Н. Обоснование критерия технического синтеза радиолокационных комплексов для скрытного контроля воздушного пространства // Антенны. 2024. № 3 (289). С. 49–57.
6. Тарасенко С.А. Формализованная методология исследования специальной техники. М.: Красная звезда. 2017.
7. Резников Г.Б. Антенны летательных аппаратов. М.: Сов. радио. 1967.
8. Тимошенко А.В., Разиньков С.Н., Разинькова О.Э. и др. Современное состояние и задачи совершенствования методических основ построения антенных решеток беспилотных радиотехнических комплексов // Воздушно-космические силы: теория и практика. 2020. № 14. С. 63–83.
9. Неганов В.А., Павловская Э.А., Яровой Г.П. Излучение и дифракция электромагнитных волн / Под ред. В.А. Неганова. М.: Радио и связь. 2004.
10. Ходьков Д.А. Влияние прямоугольного экрана на излучение элементарного электрического вибратора // Известия Санкт-Петербургского электротехнического университета «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина). 2019. № 6. С. 26–33.
11. Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике. Киев: Наукова думка. 1972.