Исследование и разработка малоэлементных антенных решеток базовых станций подвижной радиосвязи, размещаемых на опорах большого сечения

• Автор: Туровцев, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 202 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ И АНТЕННЫХ РЕШЕТОК С ВЫСОКОЙ КРУТИЗНОЙ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ В ЗАДАННЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ
1Л Характеристика исследуемых структур как объектов электродинамического анализа
1.2 Системы интегральных уравнений для антенных решеток, выбор и обоснование метода их решения
1.3 Разработка методики решения электродинамической задачи на основе метода преобразования базиса с переходом от кусочносинусоидального базиса подобластей к косинусоидальному базису полной области
1.4 Разработка методики электродинамического анализа
1.5 Выводы по разделу
2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ЧИСЛЕННОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ОТДЕЛЬНОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ И РЕШЕТКИ В ЦЕЛОМ
2.1 Определение критериев оптимальности излучающей структуры
2.2 Построение целевых функций
2.3 Выбор и обоснование метода поиска оптимума
2.4 Разработка алгоритма численной оптимизации излучающей структуры
2.5 Выводы по разделу
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК, РАЗМЕЩАЕМЫХ НА ОПОРАХ БОЛЬШОГО СЕЧЕНИЯ
3.1 Классификация и краткая характеристика малоэлементных антенных решеток, размещаемых на опорах большого сечения
3.2 Общие принципы построения антенных решеток

3.2.1 Кольцевая антенная решетка тангенциальной ориентации
3.2.2 Решетка нормальной ориентации без коммутации
3.2.3 Решетка нормальной ориентации с коммутацией фазы
3.2.4 Решетки нормальной ориентации с коммутацией подрешеток
3.3 Разработка методики анализа антенной решетки нормальной ориентации как элемента системы связи
3.4 Оценка реализуемости кольцевой антенной решетки тангенциальной ориентации
3.5 Методика и алгоритм проектирования
3.6 Выводы по разделу
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК
4.1 Проектирование и экспериментальные исследования антенной решетки нормальной ориентации с коммутацией фазы
4.2 Проектирование и экспериментальные исследования кольцевой антенной решетки тангенциальной ориентации
4.3 Проектирование, экспериментальные исследования и практическая реализация некоммутируемой антенной решетки нормальной ориентации в составе базовой станции системы связи специального назначения
4.4 Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. Акты внедрения результатов диссертационной
работы

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в России наблюдается устойчивое и динамичное развитие сухопутной подвижной радиосвязи (СПР).
Наряду с продолжающимся ростом числа операторов и абонентов сотовых, транкинговых и пейджинговых сетей общего пользования, быстро развиваются и качественно совершенствуются профессиональные (ведомственные и выделенные) сети подвижной радиосвязи. Ведутся работы по разработке и утверждению «Концепции развития в Российской Федерации транкинговых систем подвижной радиосвязи на период до 2010 года». В ближайшей перспективе предполагается интенсивное внедрение в России и во всем мире сетей СПР третьего поколения (30).
Указанные процессы в полной мере затрагивают сферу разработки антенно-фидерного оборудования базовых и абонентских станций СПР, причем применительно к антеннам базовых станций развитие по необходимости носит противоречивый характер. Действительно, современные требования к оборудованию СПР в целом предполагают сохранение высоких требований к основным тактико-техническим характеристикам антенн и антенно-фидерных устройств, а нередко и их существенное ужесточение.
С другой стороны, быстрое увеличение числа сетей и объектов СПР приводит к нарастающим трудностям размещения (развертывания) антенного оборудования. Поскольку дислокация базовых станций определяется преимущественно тактическими факторами, очень часто возникает ситуация крайне ограниченного выбора вариантов размещения антенн в сложившихся условиях, с учетом имеющейся застройки, объективных препятствий строительству новых или модернизации имеющихся антенно-мачтовых и иных высотных сооружений, наличия антенн других действующих сетей и систем.
Все это нередко приводит к необходимости реализации требуемых высоких значений основных параметров антенн СПР при их размещении на опорах

купные затраты времени счета при базисах подобластей оказываются меньше, чем при базисах полной области [93, 48]. Однако, в данном случае необходимо учитывать, что для получения требуемой высокой точности расчета ДН может потребоваться значительно больше базисных функций, что приведет к неустойчивости алгоритма (вследствие некорректности задачи). При этих условиях необходимо перейти к базису полной области с обеспечением необходимой точности при меньшем числе базисных функций (когда алгоритм еще устойчив) пусть ценой увеличения совокупных затрат времени.
Выбор базиса полной области обусловлен еще и тем обстоятельством, что исследуемые структуры содержат только вертикальные проводники и обладают симметрией относительно горизонтальной (т.е. перпендикулярной по отношению к ним) плоскости. При этом, как известно [93, 48], создаются наилучшие условия для реализации преимуществ подобных базисов, и они, как правило, оказываются более предпочтительными по сравнению с базисами подобластей. Последнее, однако, относится к «обычным» задачам, не предполагающим повышенных требований к точности расчета ДН в областях малых ее значений и проведение анализа многократно. В данном же случае, как показали предварительные исследования (проведенные автором применительно к параметрическому синтезу антенн Уда-Яги), затраты времени оказываются чрезмерно большими, так что приходится констатировать, что без принятия специальных мер базисы того или иного типа сами по себе не дают удовлетворительных результатов.
По этой причине признано целесообразным использовать предложенный Терпиным [48, 111] метод, основанный на преобразовании базиса. Данный метод значительно усложняет общий вычислительный алгоритм, но позволяет сочетать преимущества базисов подобластей и полной области.
Для преобразования базиса используется матрица [г], удовлетворяющая равенству: