АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЬЦЕВОЙ ПЕЛЕНГАТОРНОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

Кольцевые антенные решетки (КАР), выполненные из симметричных вибраторных излучателей, широко используются в системах связи, навигации и мониторинга. Несмотря на их широкое применение, ряд существенных моментов исследован недостаточно. К ним следует отнести анализ частотной зависимости антенного фактора (АФ) (отношения модуля напряженности электрического поля к амплитуде напряжения на нагрузке, подключенной к выходным зажимам) элементов КАР в корректной электродинамической постановке.
Целью статьи является анализ частотной зависимости АФ одиночной симметричной вибраторной антенны (СВА) при разных геометрии и характере нагрузки как в свободном пространстве, так и в составе КАР, а также оценка погрешности определения разности фаз между ее элементами, обусловленной учетом взаимного влияния элементов.
С применением математической модели, основанной на системе связанных интегральных уравнений (СИУ), выполнен анализ частотной зависимости АФ одиночной СВА, получены конкретные аналитические выражения для АФ одиночной СВА в одно- и трехмодовом приближениях, указаны границы их применимости в полосе частот. Решение СИУ получено методом Галеркина в кусочно-синусоидальном базисе при произвольном числе базисных функций для восьми- и четырехэлементных КАР. Решение может быть обобщено на произвольное количество элементов в составе КАР. Показано, что для улучшения частотной зависимости АФ целесообразно использовать СВА с высокоомной нагрузкой, а также с большим диаметром. Рассмотрены фазовые ошибки относительно выбранного опорного излучателя в разных элементах КАР для сигналов, наводимых внешним падающим полем плоской волны.
Обнаружено наличие существенных осцилляций в частотной зависимости АФ и фазовой ошибки, обусловленных взаимным влиянием излучателей, которые существенно зависят от расстояния между элементами. Приведенные результаты могут представлять интерес для разработчиков фазовых пеленгаторов.

1. Naval Air Warfare Center Weapons Division. Electronic Warfare & Radar Systems Engineering Handbook. Morrisville: Lulu Press, Inc, 2013. P.450.

2. Ашихмин А. В., Козьмин В. А., Рембовский А. М. Радиомониторинг: задачи, методы, средства. 3-е изд. М.: Горячая линия-Телеком, 2012. 641 с.

3. Кукес И. С., Старик М. Е. Основы радиопеленгации. М.: Сов. радио, 1964. 640 с.

4. Анализ существующих конструкций антенных элементов пеленгаторных решеток / К. О. Волков, Ю. Г. Пастернак, К. А. Разинкин, С. М. Федоров // Вестн. ВГТУ. 2015. № 6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-suschestvuyuschih-konstruktsiy-antennyh-elementov-pelengatornyh-reshetok (дата обращения: 10.12.2018).

5. Виноградов А. Д., Михин А. Ю., Подшивалова Г. В. Методика проектирования эквидистантных кольцевых антенных решеток широкодиапазонных фазочувствительных радиопеленгаторов // Антенны. 2012. № 4 (179). С. 11–21.

6. Виноградов А. Д., Зибров Г. В., Леньшин А. В. Структуры и свойства пеленгаторных кольцевых антенных решеток с нечетной симметрией диаграмм направленности антенн // Антенны. 2013. № 5 (192). С. 4-17.

7. ГОСТ CISPR 16-1-4-2013. Совместимость технических средств электромагнитная. Требования к аппаратуре для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Ч. 1–4. Аппаратура для измерения радиопомех и помехоустойчивости. Антенны и испытательные площадки для измерения излучаемых помех. М.: Стандартинформ, 2015. 88 c.

8. Rohde&Schwarz. Antennas and Accessories Catalog 2014/2015. URL: https://cdn.rohde-schwarz.com/ru/downloads_45/common_library_45/brochures_and_datasheets_45/Antennas_and_Accessories_Catalog.pdf (дата обращения 10.12.2018).

9. Rohde&Schwarz. Radiomonitoring&Radiolocation Catalog 2016. URL: https://cdn.rohde-schwarz.com/ru/downloads_45/common_library_45/brochures_and_datasheets_45/Radiomonitoring_and_Radiolocation_Catalog.pdf (дата обращения 10.12.2018).

10. Каталог ИРКОС 2017 г. Автоматизированные системы и технические средства. URL: http://www.ircos.ru/zip/cat2017.pdf (дата обращения 10.12.2018).

11. Trainotti V., Figueroa G. Vertically Polarized Dipoles and Monopoles, Directivity, Effective Height and Antenna Factor // IEEE Transactions on Broadcasting. 2010. Vol. 56, № 3. P. 379–409. doi: 10.1109/TBC.2010.2050627

12. Wu D., Zhu G. The Study on Geometry-Specific Antenna Factor // 2009 3rd IEEE Intern. Symp. on Microwave, Antenna, Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications, 27–29 Oct. 2009, Beijing, China. Piscataway: IEEE, 2009. P. 195–198. doi: 10.1109/MAPE.2009.5355720

13. D. Meng, L. Xiao and H. Y. Kong, Characterizing OMNI-Directional Antenna by Complex Normalized Effective Height Based on Broadband Calculable Antennas // 2018 Conf. on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), Paris, France, 8–13 July 2018. Piscataway: IEEE, 2018. P. 1–2. doi: 10.1109/CPEM.2018.8500934

14. Марков Г. Т., Сазонов Д. М. Антенны: учеб. для студентов радиотехнических специальностей вузов. 2-е изд. М.: Энергия, 1975. 528 с.

15. Вычислительные методы в электродинамике / под ред. Р. Митра. М.: Мир, 1977.