Бибарсов Марат Рашидович – кандидат технических наук (1999), доцент (2007), старший преподаватель кафедры радиосвязи; доцент кафедры радиотехнических и оптоэлектронных комплексов
пр. Тихорецкий, д. 3, Санкт-Петербург, 194064
Marat R. Bibarsov, Cand. Sci. (Eng.) (1999), Associate Professor (2007), Senior Lecturer of the Radio Communications Department; Associate Professor of the Department of Radio-engineering and Optoelectronic Complexes
3, Tikhoretsky Ave., St Petersburg 194064
Крячко Александр Федотович – доктор технических наук (2005), профессор (2008), заведующий кафедрой радиосвязи радиотехнических и оптоэлектронных комплексов
ул. Большая Морская, д. 67, Санкт-Петербург, 190000
Alexander F. Kryachko, Dr Sci. (Eng.) (2005), Professor (2008), Head of the Department of Radioengineering and Optoelectronic Complexes
Пшеничников Александр Викторович – доктор технических наук (2018), профессор (2022), начальник кафедры радиосвязи
пр. Тихорецкий, д. 3, Санкт-Петербург, 194064
Alexander V. Pshenichnikov, Dr Sci. (Eng.) (2018), Professor (2022), Head of the Department of the Radio Communication Department
3, Tikhoretsky Ave., St Petersburg 194064
Введение. Функционирование многоэлементных антенных систем, в частности волноводно-щелевых фазированных антенных решеток (ВЩФАР) со стабильными характеристиками, позволяет обеспечить требуемые показатели эффективности помехозащищенности и электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств различного назначения. Однако случайный характер изменения фаз антенных элементов (АЭ) в результате неисправностей фазовращателей (ФВ) приводит к резкому ухудшению этих показателей. Поэтому оценка состояния функционирования ВЩФАР при выходе из строя ФВ с любым исходом является актуальной задачей и требует дальнейшего развития. В статье обобщены алгоритмы моделирования влияния отказов на характеристики ВЩФАР и приведены оценки состояния таких антенных систем при указанных неисправностях.
Цель работы. Разработка алгоритма влияния полного выключения ФВ на характеристики ВЩФАР, а также оценка состояния ВЩФАР при нарушении работоспособности ФВ АЭ с различным исходом.
Материалы и методы. При исследовании влияния отказов на характеристики ВЩФАР использовались методы статистического моделирования. Расчеты проводились на ЭВМ с помощью пакета прикладной математики Mathcad 15.
Результаты. Обобщены результаты моделирования 3 видов неисправностей, при которых устанавливались следующие параметры ФВ: фаза принимала значение, равное 0, вместо требуемого; фаза принимала случайное значение с дискретом 22.5° вместо требуемого; полное выключение ФВ. При исследовании до 35 неисправных ФВ АЭ из 50 элементов получено изменение следующих характеристик: среднеквадратичное отклонение – от 0.056 до 0.18; относительные значения: ширина диаграммы направленности – от 8 до 32 %; уровень боковых лепестков – от 13 до 78 %; мощность излучения – от 0.9 до 0.31. Сформирован диапазон состояний ВЩФАР при наступлении отказов ФВ: "нормальная работа" – до 7 неисправных ФВ; "ухудшение параметров" – от 7 до 12 неисправных ФВ; "отказ" – более 12 неисправных ФВ.
Заключение. Полученные результаты исследований могут быть обобщены и использованы в радиоэлектронных системах с антенными решетками на этапе их разработки. Дальнейшие направления исследований могут быть направлены на разработку методики эксплуатационного контроля состояния антенных систем, а также исследование компенсации искажений характеристик при их неисправностях.
Introduction. Stable operation of multi-element antenna systems, in particular waveguide-slotted phased antenna arrays (WSPAA), ensures the required noise immunity and electromagnetic compatibility of radio-electronic equipment for various purposes. However, such performance indicators are subject to deterioration due to the random nature of changes in the phases of antenna elements (AE) under the action of malfunction of phase shifters (PS). Therefore, operation evaluation of WSPAAs in the event of PS failure with any outcome is an urgent research task. The paper reviews algorithms for modeling the impact of PS failures on WSPAAs and evaluates the operation of such antenna systems under these impacts.
Aim. Development of an algorithm for assessing the impact of a complete PS shutdown on WSPAA characteristics, as well as operation evaluation of WSPAAs in the event of PS malfunction with different outcomes.
Materials and methods. Statistical modeling methods were used to study the impact of PS failures on WSPAA characteristics. Calculations were carried out using in the Mathcad 15 software environment.
Results. The conducted simulation revealed three types of faults, for which the following PS parameters were set: the phase took a value equal to 0, instead of the required one; the phase took a random value with a discrete value of 22.5°, instead of the required one; complete switching off of the PS. When studying up to 35 faulty PS of an AE from 50 elements, the following characteristics were changed: standard deviation – from 0.056 to 0.18; relative values: radiation pattern width – from 8 to 32 %; level of side lobes – from 13 to 78 %; radiation power – from 0.9 to 0.31. A range of WSPAA states was formed upon the occurrence of PS failures: "Normal operation" – up to 7 faulty PS; "Deterioration of parameters" – from 7 to 12 faulty PS; "Failure" – more than 12 faulty PS.
Conclusion. The results obtained can be used when designing radio-electronic systems with antenna arrays. Future research should be aimed at developing a methodology for operational monitoring of the state of antenna systems, as well as studying the compensation of characteristic distortions in case of various malfunctions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.