ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. № 4
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.4.2
УДК 621.396.677
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНЕШНИХ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАТОРНЫХ АКТИВНЫХ ФАЗИРОВАННЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК В БЛИЖНЕЙ ЗОНЕ
В. Н. Атрохов, А. В. Литвинов, С. Е. Мищенко, В. В. Шацкий
Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи, 344038, Ростов-на-Дону, ул. Нансена, 130
Статья поступила в редакцию 5 апреля 2021 г.
Аннотация. При проведении измерений характеристик современных многоэлементных активных фазированных антенных решеток амплифазометрическим методом могут возникать проблемы обработки результатов измерений, что обусловлено сложностью точной юстировки габаритных активных фазированных антенных решеток, флуктуациями параметров усилителей СВЧ, отказами отдельных элементов, недопустимостью излучения полного раскрыва антенны в безэховой камере. Электродинамическое моделирование активных фазированных антенных решеток в специализированных программах обычно требует очень больших вычислительных затрат, и при этом очень сложно учесть флуктуации параметров и выходы из строя элементов. В связи с этим предложена математическая модель измерительного комплекса для оценки распределения поля в ближней зоне вибраторных антенных решеток и формирования диаграмм направленности. Методологической основой оценки служат прямые измерения амплитудно-фазового распределения поля антенной системы на выбранной поверхности в непосредственной близости от ее апертуры при помощи зондирующей антенны. В качестве основных соотношений для модели использованы известные выражения для расчета распределения поля в ближней зоне вертикального симметричного вибратора, метод наводимых ЭДС и матричные соотношения преобразования поля в различные системы координат. Модель измерительного комплекса применена для оценки характеристик активной фазированной антенной решетки в ближней и дальней зонах. Однако она может быть использована для проверки реальных экспериментальных данных с учетом флуктуаций параметров амплитудно-фазового распределения в раскрыве, отказов антенных элементов. Проведенные исследования показали хорошее совпадение расчетных характеристик активной фазированной антенной решетки при помощи предложенной модели и апертурным методом. Время расчета характеристик направленности антенны в предлагаемой модели составляет 30 минут. Основные временные затраты связаны с дополнением матриц сопротивлений элементами, относящимися к каждой новой позиции зондирующей антенны. Однако это время несопоставимо с временными затратами, которые потребовались бы для реализации модели измерений в специализированных пакетах электродинамического моделирования.
Ключевые слова: ближняя зона, вибратор, голографический метод, амплифазометрический метод, измерительный комплекс.
Литература
1. Бахрах Л.Д., Кременецкий С.Д., Курочкин А.П., Усин В.А., Шифрин Я.С. Методы измерения параметров излучающих систем в ближней зоне. Ленинград, Наука. 1985. 272 с.
2. Банков С.Е., Грибанов А.Н., Курушин А.А. Электродинамическое моделирование антенных и СВЧ структур с использованием FEKO. Москва, OneBook. 2013. 420 c.
3. Гончаренко И.В. Компьютерное моделирование антенн. Все о программе MMANA. Москва, ИП РадиоСофт, Журнал «Радио». 2002. 80 с.
4. Сверхширокополосный автоматизированный измерительно-вычислительный комплекс для измерения СВЧ параметров ТМСА-12Б2. Часть 2 (ближняя зона). Руководство по эксплуатации. С.-Пб., ООО НПП «Трим». 2007. 111с.
5. Агеев П.А., Ломовская Т.А., Алексеев О.С., Синани А.И., Мосейчук Г.Ф., Малай И.М. Способ измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки. Патент 2526891 РФ, МПК G01R 29/10/. № 2013121175; заявл. 07.05.2013; опубл. 27.08.2014.
6. Ларин А.Ю., Литвинов А.В., Мищенко С.Е., Поляков А.О., Помысов А.С., Шацкий В.В. Способ измерения комплексных амплитуд возбуждения каналов фазированной антенной решетки по измерениям в ближней зоне. Пат. № 2682585 РФ, МПК H01Q 3/26/ / № 2018103856; заявл. 31.01.2018; опубл. 19.03.2019.
7. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. Москва, Энергия. 1975. 528 с.
8. Морс Ф.М., Фешбах Г. Методы теоретической физики, т.1. Москва, Изд-во иностранной литературы. 1958. 930 с.
9. Лавров Г.А. Взаимное влияние вибраторных антенн. Москва, Связь. 1975. 128 с.
10. Вендик О.Г., Парнес М.Д. Антенны с электронным движением луча (введение в теорию). Москва, Сайнс-Пресс. 2002. 232 с.
Для цитирования:
Атрохов В.Н., Литвинов А.В., Мищенко С.Е., Шацкий В.В. Математическая модель измерительного комплекса для определения внешних параметров вибраторных активных фазированных антенных решеток в ближней зоне. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.4.2