О. Э. Разинькова1, C. Н. Разиньков2
1 Воронежский государственный технический университет (г. Воронеж, Россия) 1, 2 ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж, Россия)
1 olgarazinkovaic@icloud.com, 2 razinkovsergey@rambler.ru
Постановка проблемы. В интересах достижения высоких показателей пространственно-частотной избирательности передачи-приема сигналов при безынерционном широкоугольном сканировании пространства применяются зеркальные антенны с рефлекторами в форме параболоидов вращения и расположенными на их фокальных осях облучателями в виде плоских антенных решеток. Параболические рефлекторы обеспечивают эффективную концентрацию энергии волновых процессов в узком главном луче диаграммы направленности антенны. За счет электрического управления амплитудно-фазовым распределением токов плоской решетки выполняется обзор секторов рабочих углов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях без вращения антенны или изменения положения отдельных элементов ее конструкции. Наилучшие направленные свойства приемоизлучающей структуры достигаются при диаграмме направленности облучателя, сформированной по критерию минимизации среднеквадратического отклонения огибающей от установленной формы. Указанное правило выбора диаграммы направленности, обеспечивающее контроль ширины ее главного луча и уровня дальних боковых лепестков, позволяет избежать значительных потерь коэффициента направленного действия антенной решетки при отклонении от фокальной оси зеркальной антенны. Для нахождения рациональных параметров конструкции зеркальной параболической антенны с функциями электрического сканирования пространства требуется разработка математической модели, устанавливающей закономерности изменения ее диаграммы направленности при вариациях амплитудно-фазового распределения токов облучателя, и методики формирования этих токов в соответствии с требованиями к характеристикам направленности передачи-приема сигналов в секторах углов обзора.
Цель. Исследовать тенденции улучшения направленных свойств зеркальной параболической антенны с электрическим сканированием пространства за счет формирования диаграммы направленности облучателя.
Результаты. С использованием метода физической оптики построена модель анализа диаграммы направленности зеркальной антенны, а на основе метода неопределенных множителей Лагранжа для коррекции амплитудно-фазового распределения токов плоской антенной решетки разработана методика формирования диаграммы направленности облучателя для электрического сканирования пространства. Обоснована целесообразность применения критерия, основанного минимизации среднеквадратического отклонения диаграммы направленности решетки от требуемой формы, для сохранения установленной ширины главного луча и контроля уровня дальних боковых лепестков в направлениях, близких к границам сектора обзора зеркальной антенны. Исследованы закономерности снижения боковых лепестков диаграммы направленности антенной решетки при ограничении потерь усиления сигналов при передаче-приеме.
Практическая значимость. Модель зеркальной параболической антенны с облучателем в виде плоской антенной решетки, устанавливающая взаимосвязи диаграммы направленности с параметрами приемоизлучающей конструкции, позволяет выполнять анализ показателей пространственно-частотной избирательности передачи-приема сигналов при электрическом сканировании пространства. Методика формирования амплитудно-фазового распределения токов антенной решетки при минимизации среднеквадратического отклонения диаграммы направленности от установленной формы определяет способы регулирования комплексных амплитуд токов элементов для сохранения требуемого усиления и подавления побочных каналов передачи-приема сигналов. Полученные результаты способствуют развитию технологий построения зеркальных антенн с электрическим сканированием пространства при высоких показателях пространственно-частотной избирательности передачи-приема сигналов.
Постановка проблемы. В интересах достижения высоких показателей пространственно-частотной избирательности передачи-приема сигналов при безынерционном широкоугольном сканировании пространства применяются зеркальные антенны с рефлекторами в форме параболоидов вращения и расположенными на их фокальных осях облучателями в виде плоских антенных решеток. Параболические рефлекторы обеспечивают эффективную концентрацию энергии волновых процессов в узком главном луче диаграммы направленности антенны. За счет электрического управления амплитудно-фазовым распределением токов плоской решетки выполняется обзор секторов рабочих углов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях без вращения антенны или изменения положения отдельных элементов ее конструкции. Наилучшие направленные свойства приемоизлучающей структуры достигаются при диаграмме направленности облучателя, сформированной по критерию минимизации среднеквадратического отклонения огибающей от установленной формы. Указанное правило выбора диаграммы направленности, обеспечивающее контроль ширины ее главного луча и уровня дальних боковых лепестков, позволяет избежать значительных потерь коэффициента направленного действия антенной решетки при отклонении от фокальной оси зеркальной антенны. Для нахождения рациональных параметров конструкции зеркальной параболической антенны с функциями электрического сканирования пространства требуется разработка математической модели, устанавливающей закономерности изменения ее диаграммы направленности при вариациях амплитудно-фазового распределения токов облучателя, и методики формирования этих токов в соответствии с требованиями к характеристикам направленности передачи-приема сигналов в секторах углов обзора.
Цель. Исследовать тенденции улучшения направленных свойств зеркальной параболической антенны с электрическим сканированием пространства за счет формирования диаграммы направленности облучателя.
Результаты. С использованием метода физической оптики построена модель анализа диаграммы направленности зеркальной антенны, а на основе метода неопределенных множителей Лагранжа для коррекции амплитудно-фазового распределения токов плоской антенной решетки разработана методика формирования диаграммы направленности облучателя для электрического сканирования пространства. Обоснована целесообразность применения критерия, основанного минимизации среднеквадратического отклонения диаграммы направленности решетки от требуемой формы, для сохранения установленной ширины главного луча и контроля уровня дальних боковых лепестков в направлениях, близких к границам сектора обзора зеркальной антенны. Исследованы закономерности снижения боковых лепестков диаграммы направленности антенной решетки при ограничении потерь усиления сигналов при передаче-приеме.
Практическая значимость. Модель зеркальной параболической антенны с облучателем в виде плоской антенной решетки, устанавливающая взаимосвязи диаграммы направленности с параметрами приемоизлучающей конструкции, позволяет выполнять анализ показателей пространственно-частотной избирательности передачи-приема сигналов при электрическом сканировании пространства. Методика формирования амплитудно-фазового распределения токов антенной решетки при минимизации среднеквадратического отклонения диаграммы направленности от установленной формы определяет способы регулирования комплексных амплитуд токов элементов для сохранения требуемого усиления и подавления побочных каналов передачи-приема сигналов. Полученные результаты способствуют развитию технологий построения зеркальных антенн с электрическим сканированием пространства при высоких показателях пространственно-частотной избирательности передачи-приема сигналов.
Разинькова О.Э., Разиньков C.Н. Синтез диаграммы направленности облучателя в виде плоской антенной решетки для зеркальной параболической антенны с электрическим сканированием пространства // Антенны. 2026. № 1. С. 5–14. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202601-01
- Бузова М.А. Электродинамический анализ сложных антенных комплексов на основе интегральных уравнений. М.: Ради отехника. 2025.
- 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.
- Бахрах Л.Д., Галимов Л.И. Зеркальные сканирующие антенны: теория и методы расчета. М.: Наука. 1981. а) б) = 0,3 (а) и d1/ = d2/ = 0,2 (б) при равномерном распределении токов (сплошная линия) и сформированном по критерию (9) в M = 9 контролируемых направлениях (штриховая линия) with uniform distribution of currents (solid line) and formed according to criterion (9) in M = 9 controlled directions (dashed line) Зеркальные и гибридные антенны Антенны, 2026 г., выпуск 1 (299), с. 5–14 12
- Неганов В.А., Табаков Д.П., Яровой Г.П. Современная теория и практические применения антенн / Под ред. В.А. Неганова. М.: Радиотехника. 2009.
- Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. М.-Л.: Энергия. 1966.
- Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука. 1989.
- Обуховец В.А., Касьянов А.О. Микрополосковые отражательные антенные решетки. Методы проектирования и числе нное моделирование / Под ред. В.А. Обуховца. М.: Радиотехника. 2004.