Математическое обеспечение программно-методического комплекса проектирования радиопеленгаторных антенн, основанное на систематизации их эвристических и строгих моделей

• Автор: Иванов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.12, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 226 с. : ил.

1 Критический анализ состояния и перспектив развития систем автоматизированного проектирования антенных решеток современных радиопеленгаторов
2 Разработка математических моделей программно методического комплекса автоматизированного

проектирования широкополосных радиопеленгаторных антенных решеток

2.1 Разработка математической модели вибраторной антенной решетки, состоящей из элементов сложной геометрической формы, на основе алгебраизации скалярных интегральных уравнений первого рода
2.2 Разработка математической модели вибраторных антенных решеток комплексов радиопеленгации с учетом влияния земной поверхности
2.3 Создание математической модели влияния земной поверхности на характеристики радиопеленгаторной
антенной решетки, состоящей из вибраторных тонкопроволочных антенных элементов, функционирующей в длинноволновом диапазоне
2.4 Моделирование биконического и дискоконусного вибраторов на основе алгебраизации векторных интегральных уравнений Фредгольмовского типа второго рода с помощью метода коллокаций

2.5 Моделирование симметричного электрического вибратора, 8

входящего в состав в составе кольцевой антенной решетки

2.6 Численный анализ диаграммы направленности линзы

Люнеберга, возбуждаемой электрическим симметричным вибратором, проведенный с помощью электродинамической модели неоднородных трехмерных металлодиэлектрических структур
2.7 Разработка модели радиопеленгаторной антенной решетки
кругового обзора, состоящей из логопериодических вибраторных антенн
2.8 Математическая модель учета влияния корпуса носителя на 6 точность оценки угловых координат источников радиоизлучения в мобильных радиопеленгаторах
2.9 Выводы
3 Алгоритмы анализа, синтеза автоматизированного
проектирования вибраторных антенных решеток аппаратуры
радиопеленгации на основе созданных математических
моделей
3.1 Алгоритм принятия проектного решения об оптимальном 7 выборе иерархического уровня математической модели радиопеленгаторной антенной решетки в процессе е анализа
и синтеза
3.2 Разработка алгоритмов структурного и параметрического 6 синтеза вибраторных антенных решеток радиопеленгаторов стационарного и мобильного базирования
3.3 Разработка и верификация алгоритма определения азимута и 6 угла места источника радиоизлучения, созданный на основе метода наискорейшего спуска
3.4 Разработка алгоритма пеленгования источников 3 радиоизлучения с помощью вибраторной антенной решетки, основанный на методе прямого перебора
3.5 Алгоритм пеленгования источника радиоизлучения, 7 основанный на итерационной модификации метода наведенных электродвижущих сил
3.6 Разработка алгоритма оценки угловых координат источника 2 радиоизлучения с произвольной поляризацией с помощью кольцевой антенной решетки стационарного или мобильного базирования, основанный на использовании свойств
интеграла Коши
3.7 Выводы
4 Методика автоматизированного проектирования
радиопеленгаторных антенных решеток на основе созданного многоуровневого математического обеспечения программнометодического комплекса
4.1 Разработка структурной схемы ПМК радиопеленгаторных 1 вибраторных антенных решеток
4.2 Оценка адекватности ПМК проектирования
радиопеленгаторных антенн мобильных антенных решеток
4.3 Выводы
Заключение
Список литературы


Подходы к определению портов и их параметров варьируются в различных системах моделирования от простейших сосредоточенных портов X, , до целой системы сосредоточенных и распределенных портов I3, , i. В ряде систем моделирования используются специальные вычислительные модули на основе 2 алгоритмов для определения всех мод распространения , i , iv i. Определение портов для моделирования дифференциальных структур имеет свои особенности, которые могут быть с учтены с помощью введения в модель четных и нечетных мод I3. Для моделирования устройств, использующих щелевые линии, кроме прямого подхода, описывающего геометрию анализируемого устройства, в системе I3 реализован метод моделирования, основанный на использовании принципа взаимно дополнительных экранов Бабине так называемых в программном продукте, дуальных решений. Остановимся теперь на анализе особенностей использования и вычислительных возможностей различных методов моделирования электродинамических структур. Начнем с наиболее часто используемого метода конечных элементов. Метод конечных элементов , как правило, применяется для решения уравнений Максвелла в частотной области и позволяет моделировать устройства с трехмерными объектами произвольной формы. В методе конечных элементов вся область моделирования делится на малые области тетраэдры и поле в каждой области описывается локальной функцией. Для количественного представления векторных полей в каждой вершине запоминаются три касательные компоненты их электрической и магнитной составляющих к соответствующим ребрам тетраэдра. Кроме того, используются компоненты электрической и магнитной составляющих векторного поля в средней точке ребер, а также касательные к граням и перпендикулярные к ребрам компоненты. Каждая компонента электрической и магнитной составляющих векторного поля в центре тетраэдра интерполируется по ее значениям в вершинах тетраэдра. Представляя таким образом компоненты векторного поля, можно преобразовать уравнения Максвелла в алгебраические уравнения матричного вида, которые решаются с использованием итерационных численных методов. При моделировании антенных устройств метод конечных элементов требует применения граничных условий излучения ii i, которыми в модели заменяется окружающее свободное пространство. Энергия излучается сквозь эту границу вместо того, чтобы быть замкнутой внутри нее. Граничные условия излучения можно рассматривать также как поглощающую границу в этом случае она может быть размещена относительно близко к модели устройства и иметь произвольную, не обязательно сферическую форму. Для структуры, содержащей поглощающую границу, рассчитанные Б параметры учитывают наличие потерь на излучение. Классические реализации метода моментов МоМ также позволяют моделировать структуры, состоящие из трехмерных проводящих поверхностей в слоистой среде. При этом среда иметь сложную структуру, в частности, содержать магнитодиэлектрические слои. Метод моментов предусматривает следующие этапы решения электродинамической задачи. Металлические элементы анализируемой структуры заменяются эквивалентными электрическими поверхностными токами. Затем решается задача возбуждения окружающей среды данными токами. Отсюда следует, что одним из преимуществ вышеупомянутого метода является отсутствие необходимости применения специальных граничных условий для расчета параметров излучения. Решение задачи возбуждения среды осуществляется с помощью аппарата тензорных функций Грина. После того, как задача возбуждения решена, и электрическое поле найдено, на него накладываются граничные условия на металлических элементах. Последнее условие используется для определения эквивалентных токов. Важным этапом решения является разбиение поверхности металла на элементарные площадки и аппроксимация электрического тока в пределах площадки. Для аппроксимации тока чаще всего используются постоянные, линейные и треугольные функции, которые принято называть базисными функциями. Граничные условия на поверхности металла в МоМ выполняются приближенно, а именно в нескольких точках в пределах каждой элементарной площадки строго говоря, эти условия должны выполняться во всех точках.