Моделирование и оптимизация проектирования сверхширокополосных антенн аппаратуры радиомониторинга

• Автор: Попов, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18, 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Содержание
Введение I
1. Анализ возможностей н перспективных направлений использования методов математического моделирования и параметрической оптимизации для совершенствования сверхшироконолосных антенн аппаратуры радиомониторинга
1.1. Обзор принципов построения, возможностей и эффективности программных средств численного электродинамического моделирования
1.2. Анализ перспективных путей автоматизации проектирования антенных решеток, используемых в комплексах аппаратуры радиомониторинга.

1.3. Выводы по первой главе

2. Разработка математических моделей и процедур параметрического синтеза нерегулярных ТЕМ рупоров и целевых антенн бегущей волны.
2.1. Предпосылки к созданию математических моделей и процедур оптимального параметрического синтеза ТЕМ рупоров с нерегулярным продольным распределением волнового сопротивления.
2.2. Оптимизация характеристик нерегулярного ТЕМ рупора на основе его моделирования в электростатическом приближении и использования аппарата векторных интегральных уравнений второго рода
2.3. Создание процедуры параметрического синтеза ТЕМ рупора с улучшенными входными характеристиками на основе генетического алгоритма.
2.4. Анализ зависимости характеристик щелевых антенн бегущей волны от формы профиля щели.
2.5. Автоматизация проектирования щелевых антенн бегущей волны на основе сочетания их моделирования в квазистатическом приближении и строгого электродинамического анализа.
2.6. Оптимизация входных характеристик сверхширокополосной щелевой
антенны бегущей волны на основе использования генетического алгоритма.
2.7. Использование генетического алгоритма в процедуре параметрического синтеза согласующего полоскового трансформатора сверхширокополосной СВЧантенны.
2.8. Выводы по второй главе
3. Моделирование антенных решеток комплексов радиопеленгации и сверхширокополоспых антенных устройств и антенных решеток для аппаратуры радиоконтроля
3.1. Методика автоматизированного проектирования кольцевых антенных решеток из несимметричных ТЕМ рупоров антенн без фазового центра в фазовых радиопеленгаторах.
3.2. Проектирование кольцевых полноазимутальных радиопеленгаторных антенных решеток, состоящих из направленных элементов без фазового центра ТЕМ рупоров и антенн Вивальди, способных принимать электромагнитные волны произвольной поляризации
3.3. Математическое моделирование и экспериментальные исследования широкополосных и сверхширокополосных антенн аппаратуры
радиомониторинга.
3.4. Выводы по третьей главе.
4. Описание комплекса специализированных программ,
предназначенных для моделирования и оптимизации параметров антенных устройств и антенных систем аппаратуры радиомониторинга
Заключение.
Список цитируемых источников.
Приложение 1. Фрагмент листинга программы моделирования антенной
решетки
Приложение 2. Акт внедрения результатов диссертации в
ГОУВПО Воронежский государственный технический университет
Приложение 3. Акт внедрения результатов диссертации в
ОСП ЗАО ИРКОС
Приложение 4. Акт внедрения результатов диссертации в
ОАО Концерн Созвездие.
Приложение 5. Акт внедрения результатов диссертации в
ВВТУ ФСО России
Приложение 6. Акт внедрения результатов диссертации в
Воронежском институте МВД России.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В главе методом численного моделирования показана возможность использования 7 элементной кольцевой антенной решетки из несимметричных ТЕМ рупоров в фазовых радиопеленгаторах. Для разработки модели антенной решетки полноазимуталыюго сверхширокополосного радиопеленгатора использован метод конечных интегралов, что позволило осуществить проектирование кольцевых радиопеленгаторных антенных решеток, состоящих из направленных элементов без фазового центра ТЕМ рупоров и антенн Вивальди, способных принимать электромагнитные волны произвольной поляризации. В главе также разработаны модели и методики проектирования сверхширокополосных антенных устройств и антенных решеток для аппаратуры радиоконтроля, на основе плоского биконического вибратора расположенного в свободном пространстве и над листом идеально проводящего металла. Путем проведения численного эксперимента спроектирован ряд плоских антенных решеток из четырех элементов, в которых элементы расположены линейно и по квадрату. Глава 4 посвящена описанию комплекса процедур и специализированных программ, предназначенных для моделирования и оптимизации сверхширокополосных антенных устройств и антенных систем аппаратуры радиомониторинга. Обзор принципов построении, возможностей и эффективности программных средств численного электродинамического моделирования. В настоящее время бурно развиваются САПР антенн и устройств СВЧ 1, основанные на различных методах численного электромагнитного моделирования. Эти методы можно сгруппировать следующим образом. Фурье. I i i i метод конечных интегралов во временной области. Существование большого количества различных САПР антеннофидерных и СВЧ устройств, на основе численного электромагнитного моделирования оправдывается, с одной стороны, их специализацией, с целью максимального использования преимуществ различных методов при проектировании определенных классов радиочастотных устройств на электродинамическом уровне. С другой стороны, даже системы моделирования, использующие очень близкие вычислительные методы, реализуют эти методы с использованием оригинальных алгоритмов, которые обеспечивают этим системам повышенную производительность или экономичность в использовании памяти. Возможность использования систем численного электромагнитного моделирования, при разработке конкретных устройств, в значительной степени определяются их функциональными возможностями, т. САПР на основе различных реализаций метода моментов I3, , i, ii , , i эффективно используются для разработки устройств, с преимущественно планарными структурами микрополосковые и полосковые СВЧцепи и планарные антенны, рис. Рис. Системы моделирования на основе варианта метода моментов, созданного для электрически тонких проводников БирегКЕС, ИЕС, ММАЫА, преимущественно используются для моделирования проволочных антенн или решения электродинамических задач, в которых представление объектов такими моделями является приемлемым по точности представления, рис. Рис. Численные модели в виде тонкопроволочных структур. Для проектирования устройств, с преимущественно объемными конструкциями рис. II, I I, , X и метода конечных интегралов iv i. Рис. Модели на основе конечноразностного метода во временной области. Для моделирования и проектирования трехмерных радиочастотных устройств, с высокой точностью решений, широко используется система НРБЗ рис. Апбой. Рис. Анализ дифракционных явлений, протекающих в непосредственной близости от трехмерных проводящих и поглощающих объектов сложной морфологии эффективно проводится в САПР, использующих однородную теорию дифракции иТБ, например в системе ХвТО компании Яешсот, рис. Рис. Моделирование и исследование антенных комплексов, расположенных на объектах больших электрических размеров и сложной формы, возможно проводить в системах, позволяющих строить гибридные модели, на основе двух и более методов. Так, в системах РЕКО и ЗирегЫЕС, метод моментов используется совместно с методом, построенным на основе однородной теории дифракции иТЭ, что позволяет моделировать антенные системы в присутствии рассеивателей сложной морфологии, рис. Рис. Модели антенн, на основе гибридных методов.