Методы анализа и алгоритмы формирования полей в ближней и дальней зонах для зеркальных антенных систем с неоднородной краевой частью при работе с сигналами наносекундной длительности

• Автор: Щучкин, Григорий Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с.

Содержание

Введение. Обзор литературы

1. Решение электродинамической задачи анализа для зеркальной антенной системы с неоднородной краевой частью при монохроматическом излучении

1.1. Геометрия задачи

1.2. Метод улучшения характеристик антенных систем и коллиматоров при использовании в краевой части зеркала корректирующего переменного поверхностного импеданса
1.3. Особенности поля вблизи ребра неоднородной полупрозрачной импедансной полуплоскости и на стыке такой полуплоскости с идеально проводящей полуплоскостью
1.4. Оценка влияния протяженности неоднородной краевой части на структуру электромагнитного поля
1.5. Анализ угловых распределений поля вблизи ребра неоднородной импедансной полуплоскости
1.6. Постановка задачи анализа для зеркальной антенной системы с неоднородной краевой частью и ее решение
1.7. Моделирование полей в ближней зоне антенной системы и в рабочей зоне коллиматора с учетом неоднородной краевой части зеркала
1.8. Моделирование поля в дальней зоне антенной системы с неоднородной краевой частью и его анализ
2. Характеристики поля зеркальной антенной системы с неоднородной краевой частью в ближней зоне при работе с сигналами наносекунд-ной длительности
2.1. Решение задачи нахождения распределения поля в ближней зоне методами спектрального анализа
2.2. Моделирование диаграмм формы наносекундных импульсов и исследование их искажения в зависимости от параметров краевой части зеркала
2.3. Расчет энергетических характеристик антенной системы и оценка неравномерности распределения энергии для импульсов различной формы

2.4. Исследование протяженности рабочей зоны зеркального коллиматора с неоднородной краевой частью
3. Характеристики поля в дальней зоне зеркальной антенной системы с неоднородной краевой частью при работе с сигналами наносекунд-ной длительности
3.1. Решение задачи нахождения поля и мгновенных диаграмм направленности в дальней зоне антенной системы
3.2. Расчет диаграмм формы СКИ в дальней зоне в зависимости от параметров корректирующей части зеркала в разных угловых направлениях
3.3. Влияние величины раскрыва зеркала антенной системы на характеристики поля в дальней зоне
3.4. Энергетические характеристики поля антенной системы
3.5. Предельные размеры дальней зоны антенной системы
4. Спектральный анализ поля зеркальной антенной системы с неоднородной краевой частью
4.1. Спектральный анализ непериодических сигналов
4.2. Анализ спектральных характеристик поля в ближней зоне антенной системы
4.3. Анализ спектральных характеристик поля в дальней зоне антенной системы
5. Характеристики излучения зеркальной антенной системы с неоднородной краевой частью с учетом параметров сигнала и среды распространения
5.1. Отражение СКИ от плазмы и дробно-линейной среды
5.2. Энергетические ДН и диаграммы формы излученных импульсов при отражении от плазмы и дробно-линейной среды
Заключение
Литература

Введение. Обзор литературы
Становление принципиально новой технологии, особенно в области непосредственной приемо-передачи высокочастотного сигнала, происходит не часто. В последнее время появились коммерческие сверхширокопо-лосные системы UWB (UltraWide Band) [1-6]. Достоинства широкополосной связи - высокая помехозащищенность и адаптивность к реальной эфирной обстановке, низкий уровень сигнала, экономичное использование частотного ресурса, сложность перехвата и постановки прицельных помех. Технология UWB добавила к указанным выдающуюся особенность: изделия на ее основе технически проще большинства аналогичных систем.
Суть технологии - передача маломощных кодированных импульсов в очень широкой полосе без несущей частоты. В эфир излучается не гармоническое колебание, а сверхкороткий импульс, или моноимпульс, длительность которого может колебаться в пределах 0,2—2 не, а период импульсной последовательности составляет от 10 до 1000 не.
В “импульсном радио” информация кодируется посредством временной позиционно-импульсной модуляции. Смещение импульса относительно его “штатного” положения в последовательности вперед задает “0”, назад - “1”. Время смещения не превышает четверти длительности импульса. Так, в последовательности 0,5-не импульсов с межимпульсным интервалом 100 не импульс, пришедший на 100 пс раньше, - это “0”, на 100 пс позже - “1”. Один информационный бит кодируется последовательностью многих импульсов, например 200 импульсов на бит.
Однако возникает проблема разделения каналов передачи. Для этого "штатное" положение каждого импульса сдвигают на время, пропорциональное текущему значению некоторой псевдослучайной последовательности (разделение посредством временных скачков, Time Hopping)

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
- выбран закон изменения импеданса на основе исследований поведения электромагнитного поля вблизи ребра полупрозрачной импедансной полуплоскости, неоднородной в перпендикулярном ребру направлении, и на стыке такой полуплоскости с идеально проводящей;
- составлена двумерная электродинамическая модель зеркальных антенных систем с выбранным законом изменения импеданса в краевой части зеркала и проведен ее анализ путем решения системы интегральных уравнений, учитывающих функцию источника и закон изменения поверхностного импеданса;
- разработаны алгоритмы и проведено моделирование характеристик излучения в ближней и дальней зонах антенных систем с неоднородной краевой частью при равномерном и неравномерном распределениях поля в раскрыве;
- проведено обобщение решаемой задачи анализа и разработанных алгоритмов на зеркальные антенные системы, работающие с сигналами наносекундной длительности;
- исследовано влияние параметров неоднородной краевой части на формирование полей (целенаправленное изменение) в ближней и дальней зонах этих систем, работающих с монохроматическими сигналами и сигналами наносекундной длительности.
Для решения поставленных задач проведено исследование (с помощью программ в средах Бе1рЫ5.0/7.0 и Аи1:оСА02000/2006) следующих характеристик созданной электродинамической модели: 1) амплитудных и энергетических распределений полей в ближней зоне; 2) мгновенных (распределение поля в разные моменты времени) и энергетических диаграмм направленности в дальней зоне в зависимости от угла; 3) диаграмм формы импульсов для разных углов излучения в зависимости от времени; 4) про-