Метод синтеза излучающей системы активной фазированной антенной решетки на основе ее топологической оптимизации

Постановка проблемы. Применение активных фазированных антенных решеток (АФАР) в антенных устройствах (АУ) систем связи, передачи данных, радиолокации и др. обеспечивает расширение функциональных возможностей АУ. Однако недостатком АФАР является высокая стоимость из-за использования малошумящих усилителей и усилителей мощности в каждом канале, поэтому снижение стоимости АФАР является одной из первоочередных задач при проектировании.

Цель. Разработать метод синтеза излучающей системы (ИС) АФАР на основе ее топологической оптимизации с целью снижения числа каналов в АФАР и провести анализ характеристик АФАР с синтезированной топологией ИС и исследование зависимости уровня боковых лепестков (УБЛ) диаграммы направленности (ДН) АФАР с синтезированной ИС от сектора сканирования. Результаты. Получены объемные ДН для ИС, синтезированные с помощью предложенного метода, и зависимости УБЛ от угла сканирования для ИС с квадратным раскрывом размерами 27×27 и 39×39 элементов и с круглым раскрывом диаметром 27 и 39 элементов.

Практическая значимость. Применение предложенного метода позволяет значительно снизить число каналов АФАР и, соответственно, стоимость приемопередающей части АФАР. Так, при снижении числа каналов на 53,3% обеспечивается сканирование ДН в секторе ±30° с ухудшением КНД при максимальном отклонении на 2…2,3 дБ относительно эквидистантной ИС. Величина УБЛ синтезированной ИС превышает УБЛ эквидистантной ИС на 3…5 дБ при неотклоненной ДН и до 10 дБ при отклонении ДН на 30° по углу места и азимуту.