В. В. Демшевский1, Г. С. Аникин2
1, 2 АО «НПП «Исток» им. Шокина» (г. Фрязино, Московская обл., Россия)
2 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

2 r0ai@bk.ru

Постановка проблемы. Минимизация числа приемопередающих модулей (ППМ) является актуальным на текущий момент направлением в области разработки малогабаритных активных фазированных антенных решеток (АФАР). Это позволяет упростить распределительную систему, снизить общую массу и стоимость изделия. Наиболее важным аспектом при разработке таких АФАР является сохранение радиотехнических характеристик изделия в заданном коническом секторе электронного сканирования (с углом при вершине ±60°). Под малогабаритными АФАР понимаются антенные решетки, электрический размер апертуры которых находится в интервале D = 4…15λ.

Цель. Разработать кластеризованную антенную решетку (АР), обеспечивающую оптимальное расположение фазовых центров кластеров по критериям коэффициента усиления, уровня боковых лепестков и отсутствия дифракционных максимумов в заданном секторе сканирования.

Результаты. Предложена и верифицирована двухуровневая схема синтеза кластеризованных АР. Для центрального варианта с электрическим размером апертуры D ≈ 8λ получена конфигурация из 112 двухэлементных домино-кластеров. Данная конфигурация обеспечивает двукратное сокращение числа ППМ по сравнению с традиционной АР (каждый излучатель подключен к своему ППМ) при сохранении рационального выигрыша над разреженной структурой (АР, где в точках фазовых центров кластеров устанавливаются одиночные излучатели вместо кластеров) в рабочем секторе 0…60°.

Практическая значимость. Результаты работы показывают возможность разработки и построения АФАР с уменьшенным числом ППМ, обеспечивающей допустимые радиотехнические характеристики при электронном сканировании луча в широком секторе углов.

Демшевский В.В., Аникин Г.С. Кластеризованная антенная решетка для малогабаритной АФАР с широкоугольным электронным сканированием // Антенны. 2026. № 3. С. 37–54. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202603-04

1. Rocca P., Oliveri G., Mailloux R.J. et al. Unconventional phased array architectures and design methodologies – A review // Proceedings of the IEEE. 2016. V. 104. № 3. P. 544–560.
2. Антенные решетки. Методы расчета и проектирования / Под ред. Л.С. Бененсона. М.: Сов. радио. 1966.
3. Трифонов Д.А. Разработка рекомендаций по проектированию антенной системы для аэрологических исследований атмосферы. Магистерская диссертация. Екатеринбург. 2020.
4. Голомб С.В. Полимино: Пер. с англ. В. Фирсова. М.: Мир. 1975.
5. Kasteleyn P.W. The statistics of dimers on a lattice. I. The number of dimer arrangements on a quadratic lattice // Physica. 1961. V. 27. P. 1209–1225.
6. Karp R.M. Reducibility among combinatorial problems / In Complexity of Computer Computations. R.E. Miller, J.W. Thatcher (Eds.). New York: Plenum Press. 1972. P. 85–103.
7. Anselmi N., Rocca P., Salucci M. et al. Irregular phased array tiling by beans of analytic schemata-driven optimization // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2017. V. 65. № 9.
8. Korn M., Pak I. Tilings of rectangles with T-tetrominoes [Электронный ресурс] / URL: https://www.math.ucla.edu/~pak/papers/ ttet11.pdf (дата обращения: 11.12.2025).
9. Rocca P., Anselmi N., Polo A. et al. Pareto-optimal domino-tiling of orthogonal polygon phased arrays // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2022. V. 70. № 5.
10. Mailloux R.J., Santarelli S.G., Roberts T.M. et al. Irregular polyomino-shaped subarrays for space-based active arrays // International Journal of Antennas and Propagation. 2009. V. 2009. Art. ID 956524. DOI: 10.1155/2009/956524.
11. Чириков Р.Ю., Рока P., Багманов В.Х. и др. Алгоритм проектирования фазированных антенных решеток для спутниковых систем связи // Вестник УГАТУ. 2013. Т. 17. № 4 (57). С. 159–166.
12. Chirikov R., Rocca P., Manica L. et al. Innovative GA-based strategy for polyomino tiling in phased array design // 7th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP). 2013.
13. Gwee B.H., Lim M.H. Polyominoes tiling by a genetic algorithm // Computational optimization and applications. 1996. № 6. P. 273–291.
14. Dicandia F.A., Genovesi S. Wide-scan and energy-saving phased arrays by exploiting Penrose tiling subarrays // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2022. V. 70. № 9. P. 7524–7537.
15. Spence T.G., Werner D.H. Design of broadband planar arrays based on the optimization of aperiodic tilings // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2008. V. 56. № 1. P. 76–86.
16. Dicandia F.A., Genovesi S. Analysis of performance enhancement of clustered-based phased arrays employing mixed antenna element factor // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2024. V. 72. № 2. P. 1439–1448.
17. Багно Д.В. Анализ фазовой характеристики направленности и определение фазового центра антенн с использованием метода преобразования Фурье // Антенны. 2024. № 5. С. 58–71.
18. Klarner D.A. Packing a rectangle with congruent N-ominoes // Journal of Combinatorial Theory. 1969. V. 7. № 2. P. 107–115.
19. Knuth D.E. Dancing links // arXiv:cs/0011047v1 [cs.DS]. 2000.
20. Xiong Z.-Y., Xu Z.-H., Chen S.-W. et al. Subarray partition in array antenna based on the algorithm X // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2013. V. 12.
21. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. М.: Энергия. 1975.
22. Лотов А.В., Поспелова И.И. Конспект лекций по теории и методам многокритериальной оптимизации: Учеб. пособие. М.: ВМИК МГУ. 2014.