Электродинамическое моделирование четырехканального антенно-го полотна с рабочей полосой частот октава

А. И. Стариковский; А. А. Задерновский; Ю. И. Савватеев; С. У. Увайсов; В. В. Черноверская

doi:10.18127/j03209601-202404-07

Электродинамическое моделирование четырехканального антенно-го полотна с рабочей полосой частот октава

А. И. Стариковский¹, А. А. Задерновский², Ю. И. Савватеев³, С. У. Увайсов⁴, В. В. Черноверская⁵

научная статья УДК 621.396 Страницы: 67-81 doi.org/10.18127/j03209601-202404-07

^1,2,3,4,5 МИРЭА – Российский технологический университет (Москва, Россия)

Ключевые слова: Четырехканальное антенное полотно электродинамическое моделирование полоса рабочих частот октава коэффи-циент усиления КСВ диаграмма направленности

Аннотация

Постановка проблемы. В настоящее время известно множество цифровых антенных решеток, полоса рабочих частот которых составляет менее октавы. Поэтому представляет интерес исследование характеристик четырехканального антенного полотна с более широкой рабочей полосой частот, имеющего прямоугольную форму и включающего в себя четыре независимых неэквидистантных канала.

Цель. Провести численное электродинамическое моделирование частотных характеристик четырехканального антенного полотна в рабочем диапазоне частот с помощью программного комплекса ANSYS HFSS.

Результаты. Показано, что антенное полотно обеспечивает угол сканирования в составе сверхширокополосной цифровой антенной решетки не менее ±30° по азимуту и от 0° до 60° по углу места. Установлено, что значение коэффициента усиления каналов антенного полотна в рабочем диапазоне частот не ниже 6 дБ. Приведены частотные характеристики четырехканального антенного полотна. Отмечено, что КСВ каждого канала антенного полотна в рабочем диапазоне частот не превышает 2,55.

Практическая значимость. Рассмотренное четырехканальное антенное полотно обеспечивает полосу рабочих частот октава и может быть использовано в составе сверхширокополосной цифровой антенной решетки для пеленгации источников излучения.

Поступила: 31.05.2024
Одобрена: 20.06.2024
Принята: 24.07.2024

Для цитирования

Стариковский А.И., Задерновский А.А., Савватеев Ю.И., Увайсов С.У., Черноверская В.В. Электродинамическое моделирование четырехканального антенного полотна с рабочей полосой частот октава // Антенны. 2024. № 4. С. 67–81. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202404-07

Список источников

Добычина Е.М. Цифровые антенные решетки радиоэлектронных бортовых систем. Дисс. … докт. техн. наук. М. 2019.
Климов К., Гежа Д., Фирсов-Шибаев Д. Практическое применение электродинамического моделирования. Саарбрюккен: Lambert Academic Publishing. 2012.
Сучков А.В., Климов К.Н. Линейная антенная решетка с расширенным рабочим сектором в угломестной плоскости // Антенны. 2013. № 8. С. 18–29.
Цай А.Б., Годин А.С., Климов К.Н. Исследование задачи уменьшения габаритных размеров антенны Вивальди как элемента плоской антенной решетки // Антенны. 2017. № 3. С. 37–43.
Патент № 2766132 РФ. Полотно сверхширокополосной волноводной приемной антенной решетки линейной поляризации / Г.Г. Макарушкин, К.Н. Климов. Опубл. 08.02.2022. Бюл. № 4.
Мацаян М.С., Перфильев В.В., Климов К.Н. Построение сверхширокополосной цифровой антенной решетки // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2019. Т. 1. С. 539–542.
Патент № 2765899 РФ. Сверхширокополосный волноводный излучатель линейной поляризации / Г.Г. Макарушкин, К.Н. Климов. Опубл. 04.02.2022. Бюл. № 4.
Макарушкин Г.Г., Климов К.Н. Электродинамическое моделирование приемной антенны линейной поляризации с рабочей полосой частот октава // Антенны. 2021. № 6. С. 43–54. DOI: 10.18127/j03209601-202106-05.
Макарушкин Г.Г., Климов К.Н. Электродинамическое моделирование приемной антенны линейной поляризации с рабочей полосой частот октава // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 3. С. 117–127. DOI: 10.18127/j00338486-202103-12.
Климов К.Н. Электродинамическое моделирование волноводной приемной антенны с рабочей полосой частот октава // Вестник воздушно-космической обороны. 2021. № 1 (29). С. 61–68.
Патент на полезную модель № 170118 РФ. Излучатель Година / А.С. Годин, К.Н. Климов. Опубл. 14.04.2017.
Патент на полезную модель № 169311 РФ. Излучатель Климова / К.Н. Климов, А.С. Годин. Опубл. 15.03.2017.
Годин А.С., Мацаян М.С., Гежа Д.С., Климов К.Н. Применение принципа электродинамического подобия и специальных материалов для уменьшения габаритов излучателя // Наукоемкие технологии. 2016. Т. 17. № 4. С. 3–13.
Klimov K.N., Epaneshnikova I.K., Belevtsev A.M., et al. Synthesis of structures of electric small-sized radiators using impedance matching materials for millimeter waves // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. Warsaw, 2017. P. 104390A. DOI: 10.1117/12.2299952.
Дризе А.Д., Климов К.Н. Электродинамическое моделирование селекторов поляризаций с помощью программного комплекса CST Studio Suite // Антенны. 2020. № 6. С. 41–47. DOI: 10.18127/j03209601-202006-05.
Годин А.С., Цай А.Б., Климов К.Н. Численное электродинамическое исследование внешнего куба Гюйгенса // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 5. С. 468. DOI 10.7868/S0033849415050046.
Годин А.С., Цай А.Б., Климов К.Н. Численное электродинамическое исследование диаграмм направленностей внешней задачи для элемента Гюйгенса внешнего куба Гюйгенса // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 7. С. 695. DOI: 10.7868/S0033849415070086.
Годин А.С., Цай А.Б., Климов К.Н. Численное электродинамическое исследование внутренней задачи для элемента Гюйгенса внутреннего куба Гюйгенса // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 4. С. 352. DOI: 10.7868/S0033849415020059.
Годин А.С., Мацаян М.С., Климов К.Н. Численное электродинамическое исследование внешнего куба Сестрорецкого // Радиотехника и электроника. 2016. Т. 61. № 5. С. 401. DOI: 10.7868/S0033849416050065.
Денисов В.П., Шарыгин Г.С., Крутиков М.В. и др. Пространственно-временные искажения сантиметровых радиосигналов на наземных трассах распространения и их влияние на точность пассивных систем местоопределения. Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 2014.
Тисленко В.И., Савин А.А. Динамический алгоритм разрешения неоднозначности в фазовом угломере космической системы определения местоположения наземного источника радиоизлучения // Доклады ТУСУРа. 2006. № 6. С. 96–102.
ANSYS HFSS [Электронный ресурс] / URL: https://www.cadfem-cis.ru/products/ansys/electronics/hfss/ (дата обращения: 05.05.2024).
ANSYS HFSS [Электронный ресурс] / URL: https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-hfss (дата обращения: 07.05.2024).

[1] Добычина Е.М. Цифровые антенные решетки радиоэлектронных бортовых систем. Дисс. … докт. техн. наук. М. 2019.

[2] Климов К., Гежа Д., Фирсов-Шибаев Д. Практическое применение электродинамического моделирования. Саарбрюккен: Lambert Academic Publishing. 2012.

[3] Сучков А.В., Климов К.Н. Линейная антенная решетка с расширенным рабочим сектором в угломестной плоскости // Антенны. 2013. № 8. С. 18–29.

[4] Цай А.Б., Годин А.С., Климов К.Н. Исследование задачи уменьшения габаритных размеров антенны Вивальди как элемента плоской антенной решетки // Антенны. 2017. № 3. С. 37–43.

[5] Патент № 2766132 РФ. Полотно сверхширокополосной волноводной приемной антенной решетки линейной поляризации / Г.Г. Макарушкин, К.Н. Климов. Опубл. 08.02.2022. Бюл. № 4.

[6] Мацаян М.С., Перфильев В.В., Климов К.Н. Построение сверхширокополосной цифровой антенной решетки // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2019. Т. 1. С. 539–542.

[7] Патент № 2765899 РФ. Сверхширокополосный волноводный излучатель линейной поляризации / Г.Г. Макарушкин, К.Н. Климов. Опубл. 04.02.2022. Бюл. № 4.

[8] Макарушкин Г.Г., Климов К.Н. Электродинамическое моделирование приемной антенны линейной поляризации с рабочей полосой частот октава // Антенны. 2021. № 6. С. 43–54. DOI: 10.18127/j03209601-202106-05.

[9] Макарушкин Г.Г., Климов К.Н. Электродинамическое моделирование приемной антенны линейной поляризации с рабочей полосой частот октава // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 3. С. 117–127. DOI: 10.18127/j00338486-202103-12.

[10] Климов К.Н. Электродинамическое моделирование волноводной приемной антенны с рабочей полосой частот октава // Вестник воздушно-космической обороны. 2021. № 1 (29). С. 61–68.

[11] Патент на полезную модель № 170118 РФ. Излучатель Година / А.С. Годин, К.Н. Климов. Опубл. 14.04.2017.

[12] Патент на полезную модель № 169311 РФ. Излучатель Климова / К.Н. Климов, А.С. Годин. Опубл. 15.03.2017.

[13] Годин А.С., Мацаян М.С., Гежа Д.С., Климов К.Н. Применение принципа электродинамического подобия и специальных материалов для уменьшения габаритов излучателя // Наукоемкие технологии. 2016. Т. 17. № 4. С. 3–13.

[14] Klimov K.N., Epaneshnikova I.K., Belevtsev A.M., et al. Synthesis of structures of electric small-sized radiators using impedance matching materials for millimeter waves // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. Warsaw, 2017. P. 104390A. DOI: 10.1117/12.2299952.

[15] Дризе А.Д., Климов К.Н. Электродинамическое моделирование селекторов поляризаций с помощью программного комплекса CST Studio Suite // Антенны. 2020. № 6. С. 41–47. DOI: 10.18127/j03209601-202006-05.

[16] Годин А.С., Цай А.Б., Климов К.Н. Численное электродинамическое исследование внешнего куба Гюйгенса // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 5. С. 468. DOI 10.7868/S0033849415050046.

[17] Годин А.С., Цай А.Б., Климов К.Н. Численное электродинамическое исследование диаграмм направленностей внешней задачи для элемента Гюйгенса внешнего куба Гюйгенса // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 7. С. 695. DOI: 10.7868/S0033849415070086.

[18] Годин А.С., Цай А.Б., Климов К.Н. Численное электродинамическое исследование внутренней задачи для элемента Гюйгенса внутреннего куба Гюйгенса // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 4. С. 352. DOI: 10.7868/S0033849415020059.

[19] Годин А.С., Мацаян М.С., Климов К.Н. Численное электродинамическое исследование внешнего куба Сестрорецкого // Радиотехника и электроника. 2016. Т. 61. № 5. С. 401. DOI: 10.7868/S0033849416050065.

[20] Денисов В.П., Шарыгин Г.С., Крутиков М.В. и др. Пространственно-временные искажения сантиметровых радиосигналов на наземных трассах распространения и их влияние на точность пассивных систем местоопределения. Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 2014.

[21] Тисленко В.И., Савин А.А. Динамический алгоритм разрешения неоднозначности в фазовом угломере космической системы определения местоположения наземного источника радиоизлучения // Доклады ТУСУРа. 2006. № 6. С. 96–102.

[22] ANSYS HFSS [Электронный ресурс] / URL: https://www.cadfem-cis.ru/products/ansys/electronics/hfss/ (дата обращения: 05.05.2024).

[23] ANSYS HFSS [Электронный ресурс] / URL: https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-hfss (дата обращения: 07.05.2024).

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи