Математическое моделирование излучения и прохождения электромагнитных волн в ретрансляторах связи

• Автор: Огурцов, Евгений Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 182 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК АНТЕННЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ ДЛЯ РЕТРАНСЛЯТОРОВ СВЯЗИ. ФАЗИРОВАННЫЕ АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СКАНИРОВАНИЕМ.
1.1. Методы исследования характеристик антенных отражателей для ретрансляторов связи.

1.2. Метод КрыловаБоголюбова

1.3. Адаптивный попеременно треугольный итерационный метод скорейшего спуска

2. ПОСТРОЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ, НА ОСНОВЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ, ИЗЛУЧЕНИЯ И РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН АНТЕННАМИ И АНТЕННЫМИ РЕШЕТКАМИ ИЗ СКОШЕННЫХ ВОЛНОВОДОВ
2.1. Построение и исследование математической модели, на основе аналитических методов, излучения электромагнитных волн скошенной

Е плоскостной волноводной антенной

2.2. Построение и исследование математической модели, на основе аналитических методов, излучения электромагнитных волн скошенной плоскостной волноводной антенной.
2.3. Построение и исследование математической модели, на основе аналитических методов, излучения электромагнитных волн линейной антенной решеткой из Е плоскостных скошенных волноводов, в случае

поляризованной волны

2.4. Построение и исследование математической модели, на основе аналитических методов, рассеяния электромагнитных волн самофазирующейся приемопередающей антенной решеткой из скошенных в Е плоскости
волноводов
3. ПОСТРОЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСКРЕТНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ЛИНЕЙНОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКОЙ ИЗ СКОШЕННЫХ ВОЛНОВОДОВ
3.1. Построение дискретной математической модели излучения электромагнитных воли линейной антенной решеткой из скошенных волноводов
3.2. Каноническая форма сеточных уравнений
3.3. Устойчивость разностной схемы
3.4. Погрешность аппроксимации
3.5. Программная реализация математической модели излучения электромагнитных волн антенным излучателем.
3.5.1. Общие сведения о программе уойюуос
3.5.2. Функциональное назначение программы ч1поос1.
3.5.3 Описание логической структуры программы уо1поос
3.5.4 Используемые технические средства.
3.5.5 Вызов и загрузка программы ю1поуос
3.5.6. Выходные данные программы уопо ос1.
3.6. Результаты численных экспериментов.
3.7. Сравнение результатов исследования математической модели на основе аналитических методов, дискретной математической модели и экспериментальных данных
3.8 Разработка конструкций самофазирующихся приемопередающих антенных решеток из скошенных волноводов иа основе математического
моделирования.
3.9. Разработка конструкций самофазирующихся приемопередающих вибраторных антенных решеток с СВЧ трактами в коаксиальнополосковом
исполнении
ЗЛО. Разработка стенда для измерения и калибровки диаграмм рассеяния
антенных ретрансляторов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В первом разделе приведен обзор известных методов расчета антенных ретрансляторов. Рассмотрены приближенные и строгие методы. Рассмотрен численный метод КрыловаБоголюбова. Рассмотрен адаптивный попеременнотреугольный метод скорейшего спуска. Приближенные или эвристические методы решения дифракционных задач дают возможность относительно простыми средствами получать приближенные решс1шя9. К приближенным методам относятся 1 метод геометрической оптики, называемый также лучевым приближением 2 метод физической оптики, называемый также методом волновой оптики или приближением Кирхгофа 3 апертурный метод 4 метод краевых волн 5 геометрическая теория дифракции Келлера, называемая также методом дифракционных лучей. К строгим методам решения дифракционных задач, в частности, относятся следующие основные методы а классический метод разделения переменных, называемый также методом собственных функций или методом криволинейных координат 6 метод поверхностных токов, называемый также методом интегральных уравнений. Во втором разделе построена и исследована математическая модель, на основе аналитических методов ,, с использованием преобразования координат, излучения электромагнитных волн скошенной волноводной антенной. Получены новые результаты исследования математической модели в виде диаграмм направленности антенн. Получены новые результаты математического моделирования в виде диаграмм направленности линейной антенной рештки из скошенных волноводов. Построена и исследована математическая модель, на основе аналитических методов, рассеяния электромагнитных волн самофазирующейся приемопередающей линейной антенной решеткой из скошенных волноводов. Проведено исследование на основе результатов математического моделирования характеристик рассеяния самофазирующнх переизлучающих антенных решток из скошенных волноводов с использованием преобразования координат без учета высших типов волн. Получены новые результаты математического моделирования в виде рассчитанных диаграмм обратного рассеяния примопередающих ретрансляторов на базе антенных решток из скошенных волноводов. В третьем разделе построена и исследована дискретная математическая модель излучения электромагнитных волн линейной антенной решеткой из скошенных волноводов. В разделе построена дискретная математическая модель распространения электромагнитных волн антенной решеткой из скошенных волноводов. Для повышения реальной точности решений были использованы сетки, учитывающие заполненность расчетных ячеек. Дискретная модель построена на основе метода баланса. Приведены результаты численных экспериментов для различных углов скоса волноводной антенной решетки. На основе математического моделирования представлены разработанные конструкции самофазирующихся приемопередающих антенных решеток скошенных волноводов с СВЧ трактами в волноводнокоаксиальном исполнении, предназначенные для размещения на борту стратосферных зондов
и других летательных аппаратов. Разработанные самофазирующиеся приемопередающие антенные решетки в волноводнокоаксиальном исполнении создают требуемую ЭОП в широком секторе углов при однопозиционном приеме и двухпозиционном приеме сигналов. Устройства представляют единую конструкцию с указанной совокупностью необходимых характеристик и заменяет ранее известных ретрансляторов для обеспечения ЭОП в широком пространственном секторе углов. Разработанные устройства представляют новые технические решения согласно поданным и зарегистрированным заявкам на изобретения 2, . Представлен разработанный измерительный стенд для физических натурных испытаний для измерения и калибровки диаграмм рассеяния ретрансляторов. Разработан двухдиапазонный экспериментальный стенд для проведения натурных физических испытаний созданных самофазирующихся антенных решеток. Представлены результаты натурных экспериментальных измерений диаграмм рассеяния созданных ретрансляторов и расчетные диаграммы рассеяния созданных ретрансляторов. Экспериментальные и расчетные диаграммы совпадают друг с другом в достаточно полной мере. В заключении изложены основные результаты и выводы.