Моделирование сверхширокополосных антенн с учетом влияния корпуса носителя и подстилающей поверхности

• Автор: Самодуров, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.11, 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Анализ перспективных путей математического моделирования сверхширокополоеных антенн аппарату ры радиоконтроля мобильного

и стационарного базирования

1.1 Анализ современного состояния программных средств моделирования трехмерных электродинамических объектов с омическими и тепловыми потерями
1.2. Анализ методов, применяемых в программных средствах анализа и синтеза сверхширокополоеных антенн аппаратуры радиоконтроля мобильного и стационарного базирования

1.3. Цель и задачи диссертационной работы

2. Разработка и исследование математических моделей, используемых для анализа и синтеза сверхширокополоеных антенн, расположенных вблизи криволинейной границы раздела материальных сред
2.1. Разработка и исследование математической модели дифракции электромагнитного импульса на фигуре вращения, основанной на алгебраизации интегрального уравнения Фока для пространственновременной области
2.2. Разработка и исследование моделей пирамидального ТЕМ рупора со сплошными металлическими полосками и антенного устройства в виде сеточной тонкопроволочной конструкции
2.3. Алгоритм выбора модели анализа влияния подстилающей поверхности на характеристики пространственнораспределенного антенного устройства коротковолнового диапазона
2.4. Численное моделирование ТЕМрупора и щелевой антенны бегущей волны, изготовленных в виде тонкопроволочных сеточных конструкций и функционирующих в коротковолновом диапазоне
2.5. Выводы по второй главе
3. Разработка алгоритмов структурного и параметрического синтеза сверхширокополоеных антенн, расположенных вблизи земной поверхности или корпуса носителя
3.1. Параметрический синтез и исследование радиопеленгаторной антенной решетки вибраторного типа, установленной под фюзеляжем самолета
3.2. Оптимизация геометрии нерегулярного ТЕМ рупора по критерию минимизации средневзвешенного коэффициента отражения от его входа
3.3. Оптимизация конструкции диэлектрического обтекателя сверхширокополосной щелевой антенны бегущей волны
3.4. Разработка и исследование алгоритма компенсации влияния металлического кожуха на пеленгационные характеристики линейной антенной решетки из элементов Вивальди
3.5. Выводы по третьей главе
4. Разработка программного комплекса, предназначенного для анализа и синтеза сверхширокополоеных антенн аппаратуры радиоконтроля мобильного и стационарного базирования
4.1. Функционирование подсистем программного комплекса
4.2. Методика анализа и синтеза сверхширокополоеных антенн аппаратуры радиоконтроля мобильного и стационарного базирования с помощью разработанного программного комплекса
4.3. Примеры использования разработанного программного комплекса для синтеза конического ТЕМ рупора с диэлектрической линзой и проведения сравнительного анализа сплошною и сетчатого пирамидального ТЕМрупора
4.4. Выводы по четвертой главе
Заключение
Список цитируемых источников
Приложение 1. Частотные зависимости значений пеленгов источников
радиоизлучения, ошибок пеленгования, значений фаз на вибраторах
антенной решетки с учетом самолета носителя
Приложение 2. Программа моделирования и оптимизации параметров
антенных устройств и систем комплексов радиоконтроля i
Приложение 3. Акт внедрения результатов диссертации в
ГОУВПО Воронежский государственный технический университет
Приложение 4. Акт внедрения результатов диссертации в
ОСП ЗАО ИРКОС
Приложение 5. Акт внедрения результатов диссертации в
НТКБ Феррит
Приложение 6. Акт внедрения результатов диссертации в
ВВТУ ФСО России
Введение
Актуальность


Во второй главе приведено описание исследованных физикоматематических моделей взаимодействия электромагнитных волн с антеннами с учетом корпуса носителя и подстилающей поверхности математической модели дифракции электромагнитного импульса на теле вращения модели самолетаносителя полная и упрощенная моделей пирамидального и сеточного ТЕМ рупоров моделей и алгоритмов учета влияния подстилающей поверхности методом ЗоммерфельдаНортона, методом отражений. Приведены результаты численного моделирования ТЕМ рупора и щелевой антенны бегущей волны, изготовленных в виде тонкопроволочных сеточных структур, функционирующих в КВ диапазоне. В третьей главе разработан алгоритм оптимального размещения элементов радиопеленгагорной антенной решетки вибраторного типа с учетом корпуса носителя. Предложены также алгоритм выбора возможности упрощения модели носителя, алгоритм оптимизации диэлектрического обтекателя ЩАБВ, функционирующей в диапазоне 1 ГГц и алгоритм оптимизации линейной радиопеленгагорной решетки. В четвертой главе представлена схема процесса численного моделирования и проектирования сверхширокополосных антенн мобильного базирования. Приведены результаты анализа и синтеза, проведенного с помощью созданного процесса анализа и синтеза, ряда перспективных сверхширокополосных антенн коротковолнового и ультракоротковолнового диапазонов. Существующие программных средств моделирования антенн и СВЧ устройств в значительной степени используют различные упрощенные средства моделирования , но по мере роста вычислительной мощности компьютеров все большее практическое применение приобретают строгие электродинамические методы моделирования . Программные комплексы, состоящие из специальных функциональных модулей, могут осуществлять анализ и синтез разрабатываемых устройств. Разработкой систем и программ по расчету и проектированию СВЧ устройств занимается много фирм. Из наиболее известных можно назвать НР. I. , i v , ii , , i . В последнее время прослеживается тенденция к созданию электродинамических пакетов типа все в одном, объединяюцих в себе электродинамическую часть, систему проектирования электрических схем, печатных плат и вывод конструкторской документации. К таким системам можно отнести пакеты i i , iv i фирмы i v . Причем зачастую электродинамические модели можно включать в электрические схемы в качестве элементов. Это позволяет разбивать сложную электродинамическую задачу на несколько этапов, а так же объединять элементы с известными параметрами, рассчитанными на основе строгих формул из справочников, с моделями в одной схеме. Можно классифицировать системы электромагнитного моделирования, основываясь па оценке размерности анализируемых объектов в чистом виде двухмерные 2, почти трехмерные 2. Алгоритмы 2 позволяют анализировать плоскопараллельные структуры, бесконечные в одном направлении. К этому классу задач относятся линии передачи и некоторые волноводные задачи. Для алгоритмов 2. К этому классу задач относятся устройства на основе микрополосковых, полосковых линий и др. Некоторые реализации 2. В 3 системах используются алгоритмы, позволяющие моделировать объекты произвольной формы из различных материалов , II, iv i. Методы, используемые решающими модулями, можно разделить на основании способа решения уравнений Максвелла в частотной или временной области. Фурье. I ii Ii i, i i i метод конечных интегралов во временной области. Системы моделирования типа , , , основанные на модификации метода моментов для электрически тонких проводников, используются для моделирования проволочных антенн и таких электродинамических задач, для которых проволочное представление приемлемо, рис. МоМ и метод теории дифракции . Программа выполняет моделирование и электромагнитный расчет характеристик антенн, установленных на сложных платформах в диапазоне частот. При использовании протокола Vi i V могут быть объединены несколько компьютеров, чтобы решить большую задачу. Программа использует для вычисления, визуализации и графического интерфейса пользователя. Э го автономное приложение, которое работает, используя i v. Во время выполнения не требуется, чтобы пользователи имели . В версии 2. И, III, IV и .