Результаты исследований и разработки излучающих систем антенных решеток

А. И. Синани; А. Ю. Гринев; Г. Ф. Мосейчук; Д. В. Багно; А. Е. Зайкин; E. В. Ильин

doi:10.18127/j03209601-202105-06

Результаты исследований и разработки излучающих систем антенных решеток

А. И. Синани¹, А. Ю. Гринев², Г. Ф. Мосейчук³, Д. В. Багно⁴, А. Е. Зайкин⁵, E. В. Ильин⁶

научная статья УДК 621.396.677.3 Страницы: 52-64 doi.org/10.18127/j03209601-202105-06

^1,3 АО «НИИП имени В.В. Тихомирова» (г. Жуковский, Россия)
^2,4,5,6 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

Ключевые слова: АФАР щелевой металлодиэлектрический неоднородный излучатель микрополосковый печатный излучатель печатный вибраторный излучатель волноводный излучатель низкопрофильная антенна SIW-волновод искусственный магнитный проводник метаструктура частотно-селективная структура диаграмма обратного рассеяния поляризационная диаграмма направленности

Аннотация

Постановка проблемы. Развитие теории и техники антенных систем (АС) бортовых многофункциональных радиоэлектронных комплексов сопровождается поиском и внедрением научно обоснованных технических решений, направленных на расширение полосы рабочих частот, сектора сканирования и многофункциональности АС, снижение эффективной поверхности рассеяния, использование единой системы излучения в интересах нескольких радиотехнических систем, минимизацию габаритных размеров, использование новых технологических возможностей. Решение подобных задач усложняется ограниченным объемом и эксплуатационными требованиями.

Цель. Провести сравнительный анализ характеристик АС на основе излучающих элементов различных типов, а также оценить возможность улучшения характеристик АС при внедрении метаструктур, представляющих собой периодические (в общем случае многослойные) конструкции, свойства которых обусловлены типом элемента, периодом и их композицией, и обладающих некоторыми нетрадиционными свойствами.

Результаты. Приведены результаты исследований и разработки излучающих элементов и систем излучения для бортовых антенных систем с электронным управлением лучом диапазонов УВЧ и СВЧ. Рассмотрено применение волноводного, печатного вибраторного, микрополоскового печатного и других типов излучающих элементов. Рассмотрены принципы построения и реализации метаструктур со свойствами искусственного магнитного проводника, запрещенной электромагнитной зоны и пространственно-частотной селективности в АС для сокращения высоты профиля, расширения полосы рабочих частот и увеличения развязки, снижения эффективной поверхности рассеяния и уровня кроссполяризационного излучения.

Практическая значимость. Проведенный анализ требований к бортовым АФАР, новых технологий и эффективных технических решений позволяет выбрать наиболее подходящий излучающий элемент для построения системы излучения.

Поступила: 17.05.2021
Одобрена: 09.06.2021
Принята: 18.06.2021

Для цитирования

Синани А.И., Гринев А.Ю., Мосейчук Г.Ф., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин E.В. Результаты исследований и разработки излучающих систем антенных решеток // Антенны. 2021. № 5. С. 52–64. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202105-06

Список источников

Антенны и радары с электронным управлением лучом / Под ред. А.И. Синани, Г.В. Кауфмана. М.: Радиотехника. 2016.
Алексеев О.С., Синани А.И., Грибанов А.Н., Мосейчук Г.Ф. Проектирование излучающей системы антенн с электронным управлением лучом // Антенны. 2005. № 2. С. 21–26.
Синани А.И. Антенные системы с электронным управлением лучом для бортовых РЛС // Антенны. 2008. № 9. С. 4–14.
Синани А.И., Позднякова Р.Д., Митин В.А. Волноводная распределительная система бортовой антенны с электронным управлением лучом // Антенны. 2002. № 6. C. 13–20.
Гринев А.Ю., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин E.В., Синани А.И., Мосейчук Г.Ф. Излучающие элементы системы излучения перспективной АФАР X-диапазона // Антенны. 2016. № 10. С. 20–33.
Батаев В.Я., Демшевский В.В., Цитович А.А., Левашов М.С., Гринев А.Ю., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин E.В. Разработка системы излучения АФАР на основе печатного вибраторного излучателя // Сб. тезисов докл. науч.-технич. конф. АО «НПП «Исток» им. Шокина» «СВЧ-электроника – 2018. 75 лет развития». 15–16 мая 2018 г., г. Фрязино. С. 63–64.
Charland S. Future electronic warfare: Counter-missile technologies / Electronic Countermeasures. Special Report / M. Richards, Ed. UK: Global Business Media. 2011. P. 3–11. [Электронный ресурс] / URL: https://pdfslide.net/documents/special-reportelectronic-countermeasures.html. (дата обращения: 15.03.21).
Батаев В.Я., Демшевский В.В., Цитович А.А., Левашов М.С., Гринев А.Ю., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин E.В. Разработка излучающего полотна АФАР X-диапазона на основе печатного вибраторного излучателя // Науч.-технич. сб. «Электронная техника». Сер. 1 «СВЧ-техника». 2019. № 3 (542). С. 63–75.
Галкина Е.В., Устинов Д.П. Модуль МПП для АФАР X-диапазона / Радиолокационные системы специального и гражданского назначения. 2013–2015 / Под ред. Ю.И. Белого. М.: Радиотехника. 2013. С. 168–174.
Далингер А.Г., Иовдальский В.А., Шацкий С.В., Новоселец В.И. Конструкция приемопередающего модуля АФАР СВЧ-диапазона // Электронная техника. Сер. 1 «СВЧ-техника». 2016. № 1 (528). С. 95–104.
Gupta K.C., Garg R., Bahl I., Bhartia P. Microstrip lines and slotlines. 2nd Ed. Norwood. MA: Artech House. 1996.
Алексеев О.С., Бронников Д.В., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин Е.В. Устройства сопряжения приемопередающего модуля с излучающими элементами АФАР X-диапазона // Успехи современной радиоэлектроники. 2018. № 6. С. 37–44.
Инденбом М.В. Антенные решетки подвижных обзорных РЛС. Теория, расчет, конструкции. М.: Радиотехника. 2015.
Гринев А.Ю., Багно Д.В., Мосейчук Г.Ф., Синани А.И. Широкополосные системы излучения для антенных систем с электронным управлением лучом многофункциональных радиоэлектронных комплексов // Антенны. 2013. № 3. С. 3–13.
Ильин Е.В., Милосердов М.С., Темченко B.C. Печатная логопериодическая фазированная антенная решетка L-диапазона, размещенная в ограниченном объеме // Антенны. 2013. № 3. С. 14–21.
Багно Д.В., Балина И.А., Гринев А.Ю., Зайкин А.Е. Двухдиапазонный щелевой металлодиэлектрический неоднородный излучатель для фазированных антенных решеток // Антенны. 2013. № 4. С. 22–27.
Гринев А.Ю., Волков А.П., Синани А.И., Мосейчук Г.Ф. Полосно-заграждающие частотно-селективные структуры для контроля диаграммы обратного рассеяния линейной АФАР L-диапазона // Антенны. 2016. № 10. С. 96–101.
Grinev A.Yu., Volkov A.P., Krasnolobov I.I., Baskov K.M., Kakshin V.V. Stop-band frequency-selective structures for controlling back-scattering pattern of L-band linear antenna arrays // 2017 Progress In Electromagnetics Research Symposium – Spring (PIERS). St. Petersburg, Russia. 2017. P. 2179–2184.
Гринев А.Ю., Волков А.П. Теоретическое и экспериментальное исследования частотно-селективных структур для снижения рассеивающих свойств ФАР // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 6. C. 549–557.
Sievenpiper D.F., Zhang L., Broas R.F.J., Alexopolous N.G., Yablonovitch E. High-impedance electromagnetic surfaces with a forbidden frequency band // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1999. V. 57. № 11. P. 2059–2074.
Гринев А.Ю., Ильин Е.В., Волков А.П. Расчет параметров поверхности с высоким импедансом для низкопрофильных вибраторных антенн // Антенны. 2012. № 10. С. 57–62.
Volkov A.P., Kozlov K.V., Kurochkin A.P., Grinev A.Yu. Enhanced directivity of low-profile wideband antenna based on artificial magnetic conductor // 2017 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). Divnomorskoe, Russia. 2017. P. 353–356.
Гринев А.Ю., Курочкин А.П., Волков А.П. Низкопрофильная развязанная антенная система на основе поверхности с высоким импедансом // Антенны. 2014. № 9. С. 4–11.
Гринев А.Ю., Ильин Е.В., Евсеев Д.А. Улучшение поляризационных характеристик микрополосковых фазированных антенных решеток с линейной поляризацией // Антенны. 2017. № 10. С. 3–10.

[1] Антенны и радары с электронным управлением лучом / Под ред. А.И. Синани, Г.В. Кауфмана. М.: Радиотехника. 2016.

[2] Алексеев О.С., Синани А.И., Грибанов А.Н., Мосейчук Г.Ф. Проектирование излучающей системы антенн с электронным управлением лучом // Антенны. 2005. № 2. С. 21–26.

[3] Синани А.И. Антенные системы с электронным управлением лучом для бортовых РЛС // Антенны. 2008. № 9. С. 4–14.

[4] Синани А.И., Позднякова Р.Д., Митин В.А. Волноводная распределительная система бортовой антенны с электронным управлением лучом // Антенны. 2002. № 6. C. 13–20.

[5] Гринев А.Ю., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин E.В., Синани А.И., Мосейчук Г.Ф. Излучающие элементы системы излучения перспективной АФАР X-диапазона // Антенны. 2016. № 10. С. 20–33.

[6] Батаев В.Я., Демшевский В.В., Цитович А.А., Левашов М.С., Гринев А.Ю., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин E.В. Разработка системы излучения АФАР на основе печатного вибраторного излучателя // Сб. тезисов докл. науч.-технич. конф. АО «НПП «Исток» им. Шокина» «СВЧ-электроника – 2018. 75 лет развития». 15–16 мая 2018 г., г. Фрязино. С. 63–64.

[7] Charland S. Future electronic warfare: Counter-missile technologies / Electronic Countermeasures. Special Report / M. Richards, Ed. UK: Global Business Media. 2011. P. 3–11. [Электронный ресурс] / URL: https://pdfslide.net/documents/special-reportelectronic-countermeasures.html. (дата обращения: 15.03.21).

[8] Батаев В.Я., Демшевский В.В., Цитович А.А., Левашов М.С., Гринев А.Ю., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин E.В. Разработка излучающего полотна АФАР X-диапазона на основе печатного вибраторного излучателя // Науч.-технич. сб. «Электронная техника». Сер. 1 «СВЧ-техника». 2019. № 3 (542). С. 63–75.

[9] Галкина Е.В., Устинов Д.П. Модуль МПП для АФАР X-диапазона / Радиолокационные системы специального и гражданского назначения. 2013–2015 / Под ред. Ю.И. Белого. М.: Радиотехника. 2013. С. 168–174.

[10] Далингер А.Г., Иовдальский В.А., Шацкий С.В., Новоселец В.И. Конструкция приемопередающего модуля АФАР СВЧ-диапазона // Электронная техника. Сер. 1 «СВЧ-техника». 2016. № 1 (528). С. 95–104.

[11] Gupta K.C., Garg R., Bahl I., Bhartia P. Microstrip lines and slotlines. 2nd Ed. Norwood. MA: Artech House. 1996.

[12] Алексеев О.С., Бронников Д.В., Багно Д.В., Зайкин А.Е., Ильин Е.В. Устройства сопряжения приемопередающего модуля с излучающими элементами АФАР X-диапазона // Успехи современной радиоэлектроники. 2018. № 6. С. 37–44.

[13] Инденбом М.В. Антенные решетки подвижных обзорных РЛС. Теория, расчет, конструкции. М.: Радиотехника. 2015.

[14] Гринев А.Ю., Багно Д.В., Мосейчук Г.Ф., Синани А.И. Широкополосные системы излучения для антенных систем с электронным управлением лучом многофункциональных радиоэлектронных комплексов // Антенны. 2013. № 3. С. 3–13.

[15] Ильин Е.В., Милосердов М.С., Темченко B.C. Печатная логопериодическая фазированная антенная решетка L-диапазона, размещенная в ограниченном объеме // Антенны. 2013. № 3. С. 14–21.

[16] Багно Д.В., Балина И.А., Гринев А.Ю., Зайкин А.Е. Двухдиапазонный щелевой металлодиэлектрический неоднородный излучатель для фазированных антенных решеток // Антенны. 2013. № 4. С. 22–27.

[17] Гринев А.Ю., Волков А.П., Синани А.И., Мосейчук Г.Ф. Полосно-заграждающие частотно-селективные структуры для контроля диаграммы обратного рассеяния линейной АФАР L-диапазона // Антенны. 2016. № 10. С. 96–101.

[18] Grinev A.Yu., Volkov A.P., Krasnolobov I.I., Baskov K.M., Kakshin V.V. Stop-band frequency-selective structures for controlling back-scattering pattern of L-band linear antenna arrays // 2017 Progress In Electromagnetics Research Symposium – Spring (PIERS). St. Petersburg, Russia. 2017. P. 2179–2184.

[19] Гринев А.Ю., Волков А.П. Теоретическое и экспериментальное исследования частотно-селективных структур для снижения рассеивающих свойств ФАР // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 6. C. 549–557.

[20] Sievenpiper D.F., Zhang L., Broas R.F.J., Alexopolous N.G., Yablonovitch E. High-impedance electromagnetic surfaces with a forbidden frequency band // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1999. V. 57. № 11. P. 2059–2074.

[21] Гринев А.Ю., Ильин Е.В., Волков А.П. Расчет параметров поверхности с высоким импедансом для низкопрофильных вибраторных антенн // Антенны. 2012. № 10. С. 57–62.

[22] Volkov A.P., Kozlov K.V., Kurochkin A.P., Grinev A.Yu. Enhanced directivity of low-profile wideband antenna based on artificial magnetic conductor // 2017 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). Divnomorskoe, Russia. 2017. P. 353–356.

[23] Гринев А.Ю., Курочкин А.П., Волков А.П. Низкопрофильная развязанная антенная система на основе поверхности с высоким импедансом // Антенны. 2014. № 9. С. 4–11.

[24] Гринев А.Ю., Ильин Е.В., Евсеев Д.А. Улучшение поляризационных характеристик микрополосковых фазированных антенных решеток с линейной поляризацией // Антенны. 2017. № 10. С. 3–10.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи