Методы широкоугольного сканирования в системах дистанционного зондирования радиодиапазона

• Автор: Прилуцкий, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 334 с. : ил.

Содержание
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМНЫХ ВОПРОСОВ ТЕОРИИ ШИРОКОУГОЛЬНОГО ЭЛЕКТРОННОГО И ОПТОЭЛЕКТРОННОГО СКАНИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ РАДИО ДИАПАЗОНА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

1.1 Требования, предъявляемые к антенным системам

радиокомплексов дистанционного зондирования Земли

1.2 Обзор литературы и современное состояние вопроса

1.3 Постановка задачи

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФАР, СФОРМИРОВАННОЙ ИЗ ОТКРЫТЫХ КОНЦОВ ВОЛНОВОДОВ С ИСКУССТВЕННОЙ МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СРЕДОЙ, УСТАНОВЛЕННОЙ

ПЕРЕД АПЕРТУРОЙ

2.1 Решение внешней задачи с учетом слоистой
металлодиэлектрической среды перед апертурой ФАР
2.1.1 Конфигурация 1: ФАР из открытых концов волноводов с многослойным диэлектрическим укрытием
2.1.2 Комбинации пассивных устройств в слоях диэлектрика: щель- ^ щель, щель-диполь, диполь-диполь
2.2 Решение внутренней задачи с учетом в волноводах многослойных магнитодиэлектрических вставок
2.3 Вывод системы интегральных уравнений
2.3.1 СИУ для ФАР из открытых концов волноводов с диафрагмой в раскрыве и многослойным магнитодиэлектрическим укрытием перед раскрывом
2.3.2 СИУ для ФАР из многощелевых излучателей в торцах волноводов
и многослойным магнитодиэлектрическим укрытием перед
раскрывом
2.3.3 СИУ для ФАР из щелевых излучателей в металлическом экране, возбуждаемых щелевыми излучателями в торцах волноводов
2.3.4 СИУ для ФАР из полосковых диполей возбуждаемых щелевыми излучателями в торцах волноводов
2.4 Теоремы существования и единственности решения интегральных уравнений. Выбор метода решения
2.4.1 Теоремы существования и единственности решения интегральных уравнений
2.4.2 Выбор метода решения интегральных уравнений
2.5 Характеристики ФАР: коэффициент отражения, парциальная
диаграмма направленности, поляризационные характеристики элемента
2.6 Тестирование программы по известным результатам численных расчетов элемента ФАР
Содержание
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФАР ИЗ ЩЕЛЕВЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ В МЕТАЛЛИЧЕСКОМ ЭКРАНЕ, ВОЗБУЖДАЕМЫХ ОТКРЫТЫМИ КОНЦАМИ ВОЛНОВОДОВ
3 Л Геометрия задачи
3.2 Решение внешней задачи для ФАР с бесконечно тонкими щелевыми экранами в слоях диэлектрика перед раскрывом
3.3 Учет толщины экрана при решении внешней задачи для ФАР со щелевым экраном и диэлектрическими слоями перед раскрывом
3.4 Результаты расчетов электродинамических характеристик ФАР из щелевых излучателей в торце волноводов
3.4.1 Характеристики ФАР из щелевых излучателей в торце волноводов
3.4.2 Тестирование программы по экспериментальным результатам
3.4.3 Результаты электродинамического моделирования характеристик ФАР из щелевых излучателей в торцах волноводов
3.5 Результаты расчетов электродинамических характеристик ФАР с металлическим щелевым экраном перед раскрывом
3.5.1 Влияние геометрических параметров щелевого экрана на характеристики согласования ФАР
3.5.2 Исследование характеристик ФАР в секторе углов сканирования..
3.5.3 Исследование характеристик ФАР в полосе частот и секторе
углов
3.5.4 Влияние конечной толщины щелевого экрана на характеристики

3.5.5 Влияние диэлектриков на характеристики ФАР со щелевым
экраном перед раскрывом
3.6 Выводы к разделу
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРОКОУГОЛЬНОГО,
ШИРОКОПОЛОСНОГО СОГЛАСОВАНИЯ ФАР ИЗ ОТКРЫТЫХ КОНЦОВ ВОЛНОВОДОВ ПРИ помощи слоя ИСКУССТВЕННОЙ СРЕДЫ, СОСТОЯЩЕЙ ИЗ МНОГОРЯДНЫХ СЕТОК ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ
4.1 Геометрия ФАР из открытых концов волноводов с пассивными цилиндрическими проводами в случае Н-поляризации
4.2 Решение внутренней и внешней задачи для ФАР с учетом многорядной сетки из цилиндрических проводников перед раскрывом.
4.3 Система интегральных уравнений для определения поля в апертуре
и токов на проводниках. Коэффициент отражения в ФАР
4.4 Решение для и0 и /0 в случае однорядной подрешетки
проводников перед апертурой ФАР
4.4.1 Случай волновода полностью заполненного магнитодиэлектриком
Содержание

4.4.2 Случай слоистого в поперечном сечении магнитодиэлектрического заполнения волновода
4.5 Решение для U0 и /0! в случае двурядной подрешетки проводников перед апертурой ФАР
4.6 Результаты моделирования для ФАР с однорядной сеткой перед раскрывом
4.7 Результаты моделирования АР из волноводов с частичным заполнением в поперечном сечении
4.8 Результаты моделирования для ФАР с двурядной сеткой перед раскрывом
4.9 Выводы к разделу
5 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФАР, СФОРМИРОВАННОЙ ИЗ ОТКРЫТЫХ КОНЦОВ ВОЛНОВОДОВ С ИСКУСТВЕННОЙ СРЕДОЙ В ВИДЕ ПОЛОСКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, УСТАНОВЛЕННОЙ ПЕРЕД АПЕРТУРОЙ
5.1 Геометрия задачи
5.2 Решение внешней задачи для ФАР из открытых концов волноводов с подрешеткой из полосковых проводников, устанавливаемых перед раскрывом в слоях диэлектрика
5.3 Результаты электродинамического моделирования
5.3.1 Влияние s и ц магнитодиэлектрической подложки на характеристики широкоугольного согласования ФАР при сканировании
ДН в Н-плоскости
5.3.2 Характеристики согласования плоской ФАР при сканировании в Е-и Н-плоскостях для двухслойной диэлектрической конфигурации подложки полосковой подрешетки
5.4 Широкоугольное согласование с помощью комбинации пассивных элементов в раскрыве ФАР
5.5 Выводы к разделу
6 ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СКАНИРУЮЩИХ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ АНТЕНН С ОПТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
6.1 Взаимодействие СВЧ-излучения с многослойными металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) структурами
6.1.1 Прохождение ЭМВ через многослойные структуры, состоящие из диэлектрических слоев, пленок металлов и полупроводников
6.1.2 Наклонное падение электромагнитной волны на трехслойную структуру металл-диэлектрик-полупроводник
6.1.3 Результаты моделирования наклонного падения Е-волн на комбинацию многослойных МДП - структур
6.1.4 Наклонное падение плоской волны Е-поляризации на отражательную периодическую решетку из волноводов с вставками в виде структуры - полупроводниковая пленка - диэлектрик - металл
Раздел

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМНЫХ ВОПРОСОВ ТЕОРИИ ШИРОКОУГОЛЬНОГО ЭЛЕКТРОННОГО И ОПТОЭЛЕКТРОННОГО СКАНИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ РАДИО ДИАПАЗ ОНА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
1Л Требования, предъявляемые к антенным системам
радиокомплексов дистанционного зондирования Земли
Несомненные успехи в разработке фазированных антенных решеюк (ФАР), достигнутые за последние десятилетия, обеспечили их широкое использование в различных радиоэлектронных системах военного и гражданского назначения. Наиболее современным и актуальным является применение антенных систем с электронным и опгоэлектронпым сканированием в системах дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и радиовидения СВЧ и КВЧ диапазонов радиоволн. Проектируемые современные РСА должны быть трехкоординатными и иметь в своем составе антенные решетки, а сигнальная обработка в РСА должна быть пространственно-временной. РСА обеспечивает разрешение не только по азимуту и дальности, но и по углу места [1]. Известен ряд космических систем ДЗЗ, использующих сканирующие активные фазированные решетки (АФАР), например Тегга8аг-Х, Тапбет-Х (Германия), Созто8куМеб-1,2 (Италия), КабагзаГ1,2 (Канада) [2]. АФАР космических и авиационных систем дистанционного зондирования имеют ряд преимуществ при построении РСА, а именно: для повышения пространственного разрешения возможность увеличения времени когерентного накопления с использованием узкого луча и электронного сопровождения изучаемого объекта; малое время переориентации луча антенны при смене объектов наблюдения; формирование многолучевых ДН, использование в конструкции РСА твердотельных приемопередающих модулей, имеющих более высокую надежность и высокий КПД, по сравнению с ламповыми передатчиками, что наиболее актуально для аэрокосмических бортовых РСА [3-6]. Однако, как правило, все известные системы ДЗЗ с АФАР сканируют в достаточно узком