Управляемые отражательные антенные решетки с высоким коэффициентом усиления на основе самоорганизующихся систем взаимодействующих нагруженных дипольных рассеивателей

• Автор: Шуралев, Максим Олегович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 208 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Анализ возможности использования электрически больших массивов взаимодействующих нагруженных дипольных рассеивателей для создания управляемых отражательных решеток с высоким коэффициентом усиления.
1.1 Архитектура исследуемой антенной решетки и основные принципы ее работы.
1.2 Численные эксперименты по обоснованию концепции построения антенной решетки, образованной массивами взаимодействующих рассеивателей, как самоорганизующейся системы.
1.3 Численное моделирование электродинамики антенной решетки и оптимизация параметров образующих ее рассеивателей с учетом их взаимного влияния.
1.4 Результаты численного анализа: характеристики оптимизированной антенной решетки.
1.5 Выводы
Глава 2. Лабораторная модель антенной решетки.
2.1 Конструкция зеркала антенны.
2.2 Система управления антенной решеткой.
2.2.1. Требования к системе управления.
2.2.2. Аппаратная реализация.
2.2.3. Схема системы управления.
2.2.4. Реализация ЦАП.
2.2.5. ЯС - фильтры
2.2.6. Устойчивость системы управления.
2.2.7. Энергопотребление.
2.2.8. Последовательный периферийный интерфейс.
2.3 Использование методов многомерной оптимизации для
формирования диаграммы направленности и управления ее параметрами в процессе эволюционной самоорганизации антенной решетки.
2.3.1. Постановка оптимизационной задачи.
2.3.2. Режим обучения.
2.3.2.1. Описание задачи оптимизации в режиме
обучения
2.3.2.2. Алгоритмы оптимизации.
2.3.2.3.Метрики оптимизации.
2.3.2.4.Экспериментальная установка и результаты.
2.3.3. Режим реальной работы.

2.3.3.1.Описание задачи оптимизации в режиме
реальной работы.
2.3.3.2.Флуктуации мощности принимаемого 110 сигнала.
2.3.3.3.Алгоритмы и метрики.
2.3.3.4.Экспериментальная установка и результаты.
2.4 Экспериментальная установка и методы измерения 114 параметров решетки.
2.5 Выводы.
Глава 3. Экспериментальное исследование антенной решетки.
3.1 Исследование характеристик рассеивателей, работающих в 119 условиях взаимного влияния. Экспериментальная
настройка пространственной структуры антенной решетки.
3.2 Управление диаграммой направленности антенной
решетки на основе данных, полученных в ходе самонастройки антенной решетки на различные направления приема/передачи излучения. Достигнутые характеристики антенной решетки.
3.3 Работа антенной решетки в режиме адаптации к наличию 128 источников помех.

логических интегральных схем (ПЛИС) проходит через фильтр низкой частоты (RC-фильтр) к операционным усилителям, где соответствующим образом усиливается в диапазоне от ОБ до 15 В. Система управления для полноразмерной антенны состоит из 5 плат управления. Каждая плата содержит 1 кристалл ПЛИС с 1 встроенным модулем программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ, PROM), тактовый генератор, 100 RC-цепочек и 25 четырехканальных операционных усилителей. Полная мощность, потребляемая пятью платами системы управления (частота ПЛИС 50 МГц), составляет 7,7 Вт, при этом устройство связи, к которому подключается антенна, потребляет дополнительно 6 Вт. Исследования на устойчивость системы показали, что даже при 10% неисправных рассеивателях/каналах (50 штук от общего количества) коэффициент усиления антенны уменьшается менее чем на 1 дБ. Описана система команд для управления распределениями напряжений смещения на варикапах.
В третьем разделе второй главы описана методика и подходы к оптимизации распределения напряжений по элементам антенны. Оптимизационная задача разделена на две стадии: обучение и реальная работа. Обучение может быть выполнено в антенной камере для получения диаграммы направленности в фиксированном направлении с использованием гармонического сигнала, тогда как оптимизация в режиме реальной работы должна выполняться во время передачи данных, а результаты обучения