МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ДОСЛІДЖЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ ВІДБИТТЯ ВІД РУПОРНИХ ВИПРОМІНЮВАЧІВ ФАЗОВАНИХ АНТЕННИХ РЕШІТОК
DOI:
https://doi.org/10.46972/2076-1546.2023.25.07Ключові слова:
фазована антенна решітка, пірамідальний рупорний випромінювач, зменшення ефективної поверхні розсіювання, коефіцієнт відбиттяАнотація
Стаття присвячена проблемі дослідження коефіцієнтів відбиття від рупорних випромінювачів, що входять до складу фазованої антенної решітки.
З’ясовано, що перевагою застосування рупорних антен є висока спрямованість їх випромінювання, значний коефіцієнт корисної дії та досить високий коефіцієнт підсилення. Проте їх основним недоліком є зворотне випромінювання (розсіювання) електромагнітних хвиль елементами конструкції антени. Це впливає на радіолокаційну помітність зразків озброєння і військової техніки та їх електромагнітну сумісність.
Для усунення зазначених недоліків у статті проаналізовано диференціальні характеристики діаграм зворотного розсіювання апертурних антен з метою покращення математичної моделі дослідження перевипроміненого поля з урахуванням коефіцієнтів відбиття від рупорних випромінювачів.
Авторами запропоновано вдосконалений математичний апарат розрахунку електромагнітного поля, перевипроміненого антенною решіткою, що складається з рупорних випромінювачів пірамідальної форми, за нормальної поляризації падаючої хвилі до площини її падіння, як один із випадків довільного падіння.
У ході дослідження з’ясовано причини та закономірності такого явища, як відбиття електромагнітних хвиль від внутрішніх неоднорідностей рупорних антен, задля його зменшення. Наведені графіки залежності амплітуд відбитого електромагнітного поля від кутів спостереження свідчать, що покращення узгодження в антенному тракті спричинить збільшення максимальної амплітуди сигналу в режимі передачі. Відповідно до принципу оберненості антен таке узгодження покращить поглинання хвиль вищих типів, що наводяться на розкриві одиночного випромінювача або еквідистантної антенної решітки. Це дозволить зменшити коефіцієнт стоячої хвилі за напругою та рівень бічних пелюсток. Отже, до зондуючої радіолокаційної станції надійде зменшений рівень відбитого сигналу, що дозволить покращити розвідзахищеність зразків озброєння, до складу яких входить рупор як окрема антена або в складі еквідистантних лінійних фазованих антенних решіток.
Посилання
Sydorchuk, O. L. (2012). Analiz metodiv i sposobiv zmenshennia efektyvnoi poverkhni rozsiiuvannia antennykh system [Analysis of Methods and Ways of Reducing the Effective Scattering Surface of Antenna Systems]. Visnyk ZhDTU. Tekhnichni nauky [Bulletin ZhSTU. Technical Sciences], 2 (61), 94–106. Zhytomyr [in Ukrainian].
Sukharevskii, O. I. (Eds.). (2009). Rasseianie elektromagnitnykh voln vozdushnymi i nazemnymi radiolokatsionnymi ob"ektami [Scattering of Electromagnetic Waves by Air and Ground Radar Objects]. Khar'kov [in Russian].
Artiushyn, L. M., Kurtseitov, T. L., Myrnenko, V. I., & Sydorchuk, O. L. (2016). Mozhlyvosti zastosuvannia protyradiolokatsiinykh pokryttiv u antennykh systemakh zasobiv ozbroiennia ta viiskovoi tekhniky z metoiu zmenshennia yikh radiolokatsiinoi pomitnosti [Possibilities of Using Anti-Radar Coatings in Antenna Systems of Weapons and Military Equipment in Order to Reduce Their Radar Visibility]. Suchasni informatsiini tekhnolohii u sferi bezpeky i oborony [Modern Information Technologies in the Sphere of Security and Defense], 2 (26), 104–109. Kyiv [in Ukrainian].
Dubrovka, F. F., & Sushko, O. Yu. (2010). Ultrashyrokosmuhova ruporna antena diapazonu chastot 120 HHts z nyzkym rivnem bokovoho vyprominiuvannia [Ultra-broadband Horn Antenna of the Frequency Range of 120 GHz with a Low Level of Lateral Radiation]. Visnyk NTUU «KPI». Seriia «Radiotekhnika. Radioaparaturobuduvannia» [Bulletin of NTUU "KPI". The series "Radio Equipment. Radio Equipment Construction"], 41, 68–73. Kyiv [in Ukrainian].
Fryz, S. P., Kalvatynskyi, O. V., & Topolnytskyi, P. P. (2015). Vykorystannia synfaznykh antennykh reshitok dlia pryiomu informatsii vid kosmichnykh aparativ z malym rivnem vyprominiuvannia v napriamku pryimalnoi stantsii [The Use of in-Phase Antenna Arrays for Receiving Information from Space Vehicles with a Low Level of Radiation in the Direction of the Receiving Station]. Ozbroiennia ta viiskova tekhnika : nauk.-tekhn. zhurnal TsNDI OVT [Armaments and Military Equipment: Science and Technology. Magazine], № 3 (7), 44–51. Kyiv [in Ukrainian].
Zalevskii, G. S. (2007). Obzor metodov rascheta vtorichnogo izlucheniia radiolokatsionnykh ob"ektov [Overview of Methods for Calculating the Secondary Radiation of Radar Objects]. Sistemi obrobki іnformatsії [Information Processing Systems], 7 (65), 16–24. Kharkіv: KAFU [in Russian].
Belevyshchuk, Ya. O., Vasylets, V. O., & Nechytailo, S. V. (2009). Metod rozrakhunku efektyvnoi poverkhni rozsiiuvannia nazemnoi tekhniky, osnashchenoi bahatoelementnymy antenamy [A Method of Calculating the Effective Scattering Surface of Ground Equipment Equipped with Multi-Element Antennas]. Avyatsyonno-kosmycheskaia tekhnyka y tekhnolohyy [Aerospace Equipment and Technologies.], 8 (65), 169–174. Kharkiv [in Ukrainian].
Sydorchuk, O. L., & Zalevskyi, V. Y. (2022). Doslidzhennia dyfraktsii elektromahnitnoi khvyli na kromkakh piramidalnoi rupornoi anteny yak odniiei z prychyn rozsiiuvannia [Investigation of Electromagnetic Wave Diffraction at the Edges of a Pyramidal Horn Antenna as One of the Causes of Scattering]. Visnyk NTUU «KPI». Seriia «Radiotekhnika. Radioaparaturobuduvannia» [Bulletin of NTUU "KPI". The series "Radio Equipment. Radio Equipment Construction"], 89, 11–20. https://doi.org/10.20535/RADAP.2022.89.11-20
Sydorchuk, O. L. (2022). Problematyka metodiv otsiniuvannia anten zi zmenshenoiu efektyvnoiu poverkhneiu rozsiiuvannia zasobiv radioelektronnoi rozvidky ta radioelektronnoi borotby [Challenges of Evaluation Methods for Antennas with Reduced Effective Scattering Surfaces in Signals Intelligence and Electronic Warfare Systems]. Problemy stvorennia, vyprobuvannia, zastosuvannia ta ekspluatatsii skladnykh informatsiinykh system: zb. nauk. prats ZhVI [Problems of Construction, Testing, Application and Operation of Complex Information Systems. Scientific journal of Korolov Zhytomyr Military Institute], Iss. 22, 14–29. Zhytomyr: ZhMI. https://doi.org/10.46972/2076-1546.2022.22.02 [in Ukrainian].
Sydorchuk, O. L. (2010). Dyfraktsiia ploskoi elektromahnitnoi khvyli na rupornii anteni [Diffraction of a Plane Electromagnetic Wave on a Horn Antenna]. Visnyk ZhDTU. Tekhnichni nauky [Bulletin ZhSTU. Technical Sciences], № 2 (53), 167–175. Zhytomyr [in Ukrainian].
Sydorchuk, O. L. (2016). Doslidzhennia amplitud polia, zbudzhenoho liniinoiu reshitkoiu rupornykh oprominiuvachiv [Study of Amplitudes of the Field Excited by a Linear Grid of Horn Irradiators]. Visnyk NTUU «KPI». Seriia «Radiotekhnika. Radioaparaturobuduvannia» [Bulletin of NTUU "KPI". The series "Radio Equipment. Radio Equipment Construction"], 67, 5–11. https://doi.org/10.20535/radap.2016.67.5-11 [in Ukrainian].
Shokalo, V. M., Pravda, V. I., & Usin, V. A. et al. (2010). Elektrodynamika ta poshyrennia radiokhvyl. Ch. 2. Vyprominiuvannia ta poshyrennia radiokhvyl [Electrodynamics and Propagation of Radio Waves. Part 2. Radiation and Propagation of Radio Waves]. Kharkiv [in Ukrainian].
Sydorchuk ,O. L. (2011). Rozrakhunok efektyvnosti poverkhni rozsiiuvannia rupornoi anteny pry padinni na nei khvyli dovilnoi formy iz zastosuvanniam lemy Lorentsa [Investigation of the Efficiency of the Surface of the Horn Antenna Expansion in Case of a Fall on it of a Fine Form Due to the Lorenz Stagnation]. Visnyk ZhDTU. Tekhnichni nauky [Bulletin ZhSTU. Technical sciences], 2 (57), 102–113. https://doi.org/10.26642/tn-2011-2(57)-103-113 [in Ukrainian].
Shirman, Y. D., Gorshkov, S. A., & Leschenko, S. P. et al. (2002). Computer Simulation of Aerial Target Radar Scattering, Recognition, Detection, and Tracking. Boston, London.
Bergman, J. R., & Moreira, F. J. S. (2004). An Omnidirectional ADE Reflector Antenna. Microw. Opt. Tech. Lett., Vol. 40, No. 2, 345–349.
Sydorchuk, O. L., Sobolenko, S. O., Kovalchuk, V. V., & Maryshchuk, L. M. (2023). Rozv’iazuvannia rivniannia metodom sidlovoi tochky dlia elektromahnitnoho polia, rozsiianoho rupornym vyprominiuvachem [Solving the Equation Using the Saddle Point Method for the Electromagnetic Field Scattered by a Horn Emitter]. Visnyk NTUU «KPI». Seriia «Radiotekhnika. Radioaparaturobuduvannia» [Bulletin of NTUU "KPI". The series "Radio Equipment. Radio Equipment Construction"], 91, 28–36. https://doi.org/10.20535/RADAP.2023.91.28-36 [in Ukrainian].
Dong, Yu., & Itoh, T. (2011) Composite Right/Left-Handed Substrate Integrated Waveguide and Half Mode Substrate Integrated Waveguide Leaky-Wave Structures. IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. 59, No. 3, 767–775. http://dx.doi.org/10.1109/tap.2010.2103025
Xu, F., & Wu, K. (2013). Understanding Leaky-Wave Structures. IEEE Microwave Magazine, Vol. 14, No. 5, 87–96. http://dx.doi.org/10.1109/mmm.2013.2259400
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
