ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2023. №9
Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)

DOI:https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.9.4

УДК: 621.396.677

МЕТОД СИНТЕЗА АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

СО СНИЖЕННЫМ УРОВНЕМ БОКОВЫХ ЛЕПЕСТКОВ

ПРИ НАЛИЧИИ ОТКАЗОВ КАНАЛОВ И МОДУЛЕЙ

А.В. Литвинов, С.Е. Мищенко, А.С. Помысов, В.В. Шацкий,
В.Н.Атрохов, С.А. Шелкоплясов

Ростовский-на-Дону Научно-Исследовательский Институт Радиосвязи

344038, г. Ростов-на-Дону, ул. Нансена, д. 130

Статья поступила в редакцию 5 января 2023 г.

Аннотация. Предложен метод матричного амплитудно-фазового синтеза плоской антенной решетки с отказами модулей по требованиям к теоретически заданной огибающей боковых лепестков. Задача сведена к поиску экстремума отношения Рэлея двух эрмитовых форм, одна из которых учитывает требования к огибающей боковых лепестков и положительно определена. Предложенный метод отличается от известных, итерационной процедурой поиска весовой функции для формирования интегральных коэффициентов положительно определенной эрмитовой матрицы отношения Рэлея. В предлагаемом методе учет отказов осуществлен при помощи двух идентичных диагональных матриц, единичным значениям данных матриц соответствуют исправные элементы, а нулевым – неисправные. Условие положительной определенности квадратичной формы, учитывающей требования к огибающей боковых лепестков, достигается за счет взвешивания диагональных коэффициентов матрицы. В результате при изменении структуры отказов элементов и модулей антенной решетки не требуется регулировать размерность задачи. Показано, что при наличии отказов модулей уровень боковых лепестков объемной диаграммы направленности значительно возрастает. При этом применение обычной весовой обработки сигналов каналов антенной решетки со сниженным уровнем боковых лепестков приводит к потере мощности сигнальной составляющей на выходе антенной решетки при незначительном снижении уровня боковых лепестков. Установлено, что применение предложенного метода позволяет добиться заметного снижения уровня боковых лепестков при контролируемых потерях отношения сигнал/шум на выходе антенной решетки.

Ключевые слова: матричный синтез антенных решеток, весовая функция, отказы модулей, уровень боковых лепестков, отношение Рэлея.

Автор для переписки: Мищенко Сергей Евгеньевич, mihome@yandex.ru

Литература

1. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. Москва, Высшая школа, 1988.
432 с.

2. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток / Под ред. Д.М. Воскресенского. Москва. Радиотехника. 2003, 632 с.

3. Дворкович В.П., Дворкович А.В. Оконные функции для гармонического анализа. Москва. Техносфера. 2014. 112 с.

4. Волошин В.А., Ларин А.Ю., Оводов О.В. Реализация заданного амплитудного распределения в плоском раскрыве ФАР с произвольной формой. Антенны. 2009. №9(148). С.12-14.

5. Литвинов А.В., Мищенко С.Е., Шелкоплясов С.А. Метод амплитудно-фазового синтеза антенной решетки при заданных ограничениях на огибающую боковых лепестков. Журнал радиоэлектроники. 2018. №8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.8.8

6. Cheng David К. Optimization techniques for antenna arrays. Proc. IEEE. 1971. vol. 59, No. 12. P.1664-1674.

7. Зелкин Е.Г., Соколов В.Г. Методы синтеза антенн: Фазированные антенные решетки и антенны с непрерывным раскрывом. Москва, Советское радио. 1980. 296 c.

8. Башлы П.Н., Мануилов Б.Д. Новые приложения теоремы об экстремальных свойствах характеристических чисел пучка эрмитовых форм в задачах оптимизации многофункциональных антенных решеток. Радиотехника и электроника. 2009. т. 54. №3. С. 318-328.

9. Мануилов Б.Д., Башлы П.Н. Синтез диаграмм направленности антенной решетки многофункциональной радиотехнической системы. Антенны. 2006. №4. С. 7-12.

10. Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. Москва, Физматлит. 2010. 558 с.

11. Парлетт Б. Симметричная проблема собственных чисел. Численные методы. Москва, Мир. 1983. 384 с.

12. Башлы П.Н., Ларин А.Ю., Помысов А.С. Синтез широкополосных антенных решеток с использованием обобщенного энергетического функционала. Антенны. 2012. № 9. С.40-46.

13. Мищенко С.Е., Шацкий Н.В. Оптимизация энергетических характеристик антенных решеток с учетом флуктуаций амплитудно-фазового распределения и отказов отдельных элементов. Журнал радиоэлектроники. 2014. № 1.

14. Стренг Г. Линейная алгебра и ее применения. Москва, Мир. 1980. 454 с.

15. Бахрах Л.Д., Кременецкий С.Д. Синтез излучающих систем (теория и методы расчета). Москва, Советское радио. 1974. 232 с.

Для цитирования:

Литвинов А.В., Мищенко С.Е., Помысов А.С., Шацкий В.В., Атрохов В.Н., Шелкоплясов С.А. Метод синтеза антенной решетки со сниженным уровнем боковых лепестков при наличии отказов каналов и модулей // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.9.4