ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2019, № 1 · ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Численное исследование характеристик рассеяния цилиндрической системы активного гашения на основе управляемой решетки Ван-Атта

Ф.С. Топалов1,2

1 Южный федеральный университет, Таганрог
2 Southern Federal Universit, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.1.12 УДК 621.396.677.3 EDN NYUWJN

Аннотация

В данной работе предложена цилиндрическая система активного гашения (САГ) рассеянного поля на основе решетки Ван-Атта с устройством управления, содержащей встречно включенные управляемые усилители и фазовращатели с независимым управлением. Численно, методом конечных элементов, исследован частный случай рассеяния плоской H-поляризованной электромагнитной волны на упрощенной модели предложенной цилиндрической САГ. Упрощение состояло в исключении устройства управления и формирования нуля ЭПР путем подбора мощности и начальной фазы сигнала в портах антенн САГ. Приведены диаграммы направленности и диаграммы обратного рассеяния цилиндрической САГ при различных углах минимизации. Показано, что мощность сигнала в антеннах, формирующая ноль ЭПР на заданном угле минимизации на заданной частоте, пропорциональна величине ЭПР цилиндрической САГ с согласованными антеннами. Так же показано что независимое управление фазовращателями позволяет поддерживать самофокусировку решетки Ван-Атта при отклонении угла падения от нормали. Результаты расчета показывают, что на частоте 10 ГГц предложенная САГ позволяет снижать ЭПР цилиндра с заданного направления на величину до -50 дБ. При этом моностатический сектор рабочих углов гашения по уровню -10 дБ составляет от 16° до 3° в зависимости от угла минимизации, а ширина полосы пропускания составляет от 600 МГц до 300 МГц так же в зависимости от угла минимизации.

  • Снижение ЭПР
  • малозаметность
  • цилиндр
  • система активного гашения
  • решетка Ван-Атта
  • моностатическая диаграмма рассеяния
Abstract (in English)

Numerical study of the scattering characteristics of a cylindrical active dumping system based on a controlled Van-Atta array

In this paper, cylindrical active cancellation system (ACS) based on controllable waveguide Van Atta reflector with circulators, power amplifiers and phase shifters is proposed. Scattering characteristics of a horizontally polarized plane electromagnetic wave on a conducting cylinder with ACS are investigated numerically using Ansys HFSS. The simplified numerical model without controlling device allowed to find RCS minimization condition through the search of signal power and phase in ACS antennas ports. Shown that power in ports, which is required to minimize RCS, is proportional to the RCS value of the ACS with matched antennas. Shown that independent phase shifters controlling can maintain Van Atta array self-focusing at not normal angles of incidence. Obtained at 10 GHz results show that it is possible to minimize cylinder RCS more than -50 dB in desired direction. Worst case -10 dB dumping in 3° angle sector and 300 MHz band achieved. In addition, the radiation patterns and scattering diagrams of the ADS for different minimization angles are shown.

Для цитирования

Топалов Ф.С. Численное исследование характеристик рассеяния цилиндрической системы активного гашения на основе управляемой решетки Ван-Атта // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – № 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.1.12

Литература

  1. Семенихина Д. В., Юханов Ю. В., Привалова Т. Ю. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы: Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. - С. 196.
  2. Wengang Chen, Constantine A. Balanis, Craig R. Birtcher, Anuj Y. Modi Cylindrically Curved Checkerboard Surfaces for Radar Cross-Section Reduction // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2018. Vol. 17, Issue 2. P. 343-346.
  3. Ali Shahi, Ali Abdolali Cylinder Scattering Pattern Manipulation for Dual-Polarized Radar Cross-section Reduction Using Inhomogeneous Metasurface // Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE). 2017. P. 1691-1696.
  4. Ladislau Matekovits, Yogesh Ranga, Trevor S. Bird, Karu P. Esselle, Mario Orefice Anisotropic cloaking of a metallic cylinder // International Workshop on Antenna Technology: Small Antennas, Novel EM Structures and Materials, and Applications (iWAT). 2014. - P. 216-219.
  5. Junming Zhao, Boyu Sima, Nan Jia, Cheng Wang, Bo Zhu, Tian Jiang, Yijun Feng Achieving flexible low-scattering metasurface based on randomly distribution of metaelements // Optics Express. 2016. Vol. 24, Issue 24. P. 27849-27857.
  6. Semenikhina D. V., Semenikhin A. I., Yukhanov Y. V., Klimov A. V. Binary structures similar to checkerboard, with anisotropic impedance metasurface for RCS reduction // International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA). 2016. P. 307-310.
  7. Бакулев П. А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. М.: Радиотехника, 2004. - С. 152.
  8. Ерохин Г. А., Кочержевский В. Г. Исследование возмущающего действия приемных антенн на плоскую волну // Радиотехника и электроника. 1993. №6. С. 1006-1015.
  9. Schindler J. K., Mack R. B., Blacksmith P. The Control of Electromagnetic Scattering by Impedance Loading // Proceedings of the IEEE. 1965. Vol. 53, Issue 8. - P. 993-1004.
  10. Narihiro Nakamoto, Toru Takahashi, Toru Fukasawa, Naofomi Yoneda RCS Reduction of Array Antenna Using Circulator and Phase Shifter // IEEE Conference on Antenna Measurements & Applications (CAMA). 2017. P. 190-193.
  11. Yukhanov Yu. V., Privalova T. Yu., Gevorkyan A. V. Damping of the Scattered Field of a Plane Object by a Waveguide Array // Progress in Electromagnetics Research Symposium - Spring (PIERS). 2017. P. 2047-2052. DOI 10.1109/PIERS.2017.8262087
  12. Tadashi Chisaka, Naobumi Michishita, Yoshihide Yamada Reduction of RCS Values of a Patch Antenna by Resistive Loading // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI). 2013. P. 1968-1969.
  13. Латыпова А. Ф., Рыжиков А. Г. Разработка радиопоглотителя на основе печатных биконических вибраторов, нагруженных резисторами // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2014.- Т. 10, №. 4. С. 88-92.
  14. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Yu. V. Control of RCS of Cylindrical Microstrip Antenna Array // Proceedings ELMAR. 2014. P. 1-4.
  15. Геворкян А. В. Гашение полей рассеяния объектов системой антенн Вивальди: дис. канд. тех. наук: 05.12.07. Таганрог, 2016.
  16. Youngsub Kim, Woosung Lee, Young Joong Yoon Monostatic RCS Reduction using Modified Van Atta Array // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI). 2013. P. 1222-1223.
  17. Yukhanov Y. V., Privalova T. Y., Kryuk E. V., Merglodov I. V. Scattering Characteristics of the Van-Atta Waveguide Array on the Surface of a Cylinder // Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS-Toyama). 2018. P. 1597-1602. DOI 10.23919/PIERS.2018.8597929
  18. Topalov F. S., Yukhanov Y. V., Ilin I. V., Privalova T. Y. Controlling Van-Atta Array Scattering Characteristics with HITTITE HMC247 Phase Shifter // Progress In Electromagnetics Research Symposium - Spring (PIERS). 2017. P. 2065-2068. DOI 10.1109/PIERS.2017.8262089
  19. Куприянов А. И. Радиоэлектронная борьба. М.: Вузовская книга, 2013. C. 136-137.
  20. A. I. Semenikhin, A. I. Chernokolpakov Active Cancellation of Radar Cross Section of Large Aircraft Using Conformal 2-Port Magnetic T-Shaped Antenna // Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). 2017. DOI 10.1109/RSEMW.2017.8103623