Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2023, № 2 · ELECTRODYNAMICS

Estimation of the effectiveness of the asymptotic correspondence of two-dimensional and three-dimensional applied problems of antenna engineering

A. Ali1, M.G. Vakhitov2, D.S. Klygach2, A.B. Khashimov2

1 University of Damascus, Damask
2 South Ural State University (National Research University), Cheliabinsk, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2023.2.4 UDC 621.396.67 EDN SJYWJY

Abstract

Highlights the asymptotic correspondence of 2D and 3D electrodynamics problems using mathematical models to solve them. Includes criteria for practical using of asymptotic correspondence leads to efficiency of mathematical modeling. Mathematical models is based on integral equations to evaluate the interaction of antenna systems with closely placed scattering objects. Efficient numerical methods for solving systems of integral equations for E-polarization are proposed. A combined method for mathematical model development of a Vivaldi antenna using transition to two-dimensional problems is used. The results as a dynamic radiation patterns of a cylindrical phased antenna array with Vivaldi radiators are presented. Includes examples from practical antenna systems, highlighting the effectiveness of the mathematical models.

  • mathematical modeling
  • Dynamic pattern
  • integral equations
  • synthesis equivalent Vivaldi radiator
  • discrete phase distributions
  • asymptotic correspondence
Аннотация (на русском)

Оценка эффективности асимптотического соответствия двумерных и трехмерных прикладных задач антенной техники

Проведена серия вычислительных экспериментов с разработанными математическими моделями двумерных и трехмерных антенных систем. Для таких задач получены критерии для практического использования асимптотического соответствия, которое приводит к повышению эффективности математического моделирования. Разработаны математические модели с использованием интегральных уравнений для оценки взаимодействия антенных систем с близкорасположенными рассеивающими препятствиями. Предложены эффективные численные методы решения систем интегральных уравнений для случая Е-поляризации. Разработан комбинированный метод построения математической модели излучателя Вивальди для перехода к двумерным задачам в виде системы излучающих нитевидных токов, основанный на анализе результатов экспериментальных исследований трехмерного макета излучателя. Приведены результаты исследования динамических диаграмм направленности цилиндрической фазированной антенной решетки с излучателями Вивальди. Показано, что в рамках заданных ограничений формализованная двумерная математическая модель показывает высокую эффективность результатов вычислительных экспериментов.

For citation

Ali A., Vakhitov M.G., Klygach D.S., Khashimov A.B. Estimation of the effectiveness of the asymptotic correspondence of two-dimensional and three-dimensional applied problems of antenna engineering // Journal of Radio Electronics. – 2023. – No. 2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.2.4

References

  1. Хансен Р.С. Фазированные антенные решетки. 2-е изд. Москва, Техносфера. 2012. 560 с.
  2. Грибанов А.Н., Гаврилова С.Е., Дорофеев А.Е., Мосейчук Г.Ф., Алексеев О.С. Метод измерения динамических диаграмм направленности пассивных и активных фазированных антенных решеток. Вестник Концерна ВКО "Алмаз- Антей". 2016. №4. С.32-40. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2016-4-32-40.
  3. Гаврилова С.Е., Грибанов А.Н., Мосейчук Г.Ф., Синани А.И. Особенности реконструкции возбуждения в раскрыве плоской многоэлементной фазированной антенной решетки с использованием динамических диаграмм направленности. Вестник Концерна ВКО "Алмаз-Антей". 2017. №4. С.32-39. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2017-4-32-39
  4. Грибанов А.Н., Гаврилова С.Е., Мосейчук Г.Ф., Алексеев О.С., Дорофеев А.Е. Метод измерения динамических диаграмм направленности для диагностики неисправности ФАР и АФАР. В сб. Антенны и радары с электронным управлением лучом. Под ред. А.И. Синани, Г.В. Кауфмана. Москва, Радиотехника. 2016. С.129-134.
  5. Клыгач Д.С., Вахитов М.Г., Хашимов А.Б. Особенности динамических диаграмм направленности цилиндрических фазированных антенных решеток. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.3.12.
  6. Khashimov A.B., Klygach D.S., Vakhitov M.G. Dynamic patterns technique for circular phased array diagnostics. Proceedings of the 2019 21st International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications. 2019. № 8879410. P.1372-1376. https://doi.org/10.1109/ICEAA.2019.887941.
  7. Voitovich N.I., Khashimov A.B. On the Correspondence of Asymptotic Solutions to 2D and 3D Problems in Antenna Engineering. Journal of Communications Technology and Electronics. 2010. V.55. №12. P.1374-1379. https://doi.org/10.1134/S1064226910120077.
  8. Григорьев А.Д. Методы вычислительной электродинамики. Москва, Физматлит. 2013. 432 с.
  9. Дмитриев В.И., Захаров Е.В. Интегральные уравнения в краевых задачах электродинамики. Москва, Изд. Московского университета. 1987. 167 с.
  10. Optimization Toolbox [web]. Mathworks. Дата обращения 16.01.2023. URL:www.mathworks.com/.
  11. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Численные методы решения обратных задач математической физики. Москва, Издательство ЛКИ. 2015. 480 с.