Моделирование влияния внешних воздействий в задачах проектирования микроволновых антенн

• Автор: Якимов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 329 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1 Современное состояние и проблемы проектирования

микроволновых антенн с учетом внешних воздействий

1.1 Принципы машинного проектирования антенн

1.2 Решение внешней задачи синтеза антенн.

1.2.1 Условия применения точных аналитических методов

синтеза антенн.

1.2.2 Возможности использования приближенных

аналитических методов синтеза антенн.

1.3 Решение внутренней задачи синтеза антенн

1.4 Особенности проектирования микроволновых антенн
с учетом внешних воздействий
1.5 Методы расчета излучающих систем и возможности
их использования для синтеза антенн с учетом внешних воздействий.
Выводы по главе 1.
2 Основы теории построения дискретных моделей микроволновых
антенн с учетом внешних воздействий
2.1 Микроволновая антенна как объект проектирования.
2.2 Постановка задачи синтеза антенны.
2.3 Электродинамическая постановка задачи об излучении
антенны со сложной пространственной конфигурацией.
2.4 Дискретные модели микроволновых антенн и внешние
воздействия.
2.4.1 Принципы декомпозиции и рекомпозиции излучающей поверхности микроволновой антенны.
2.4.2 Синтез геометрической модели микроволновой
антенны.
2.5 Основы информационной технологии проектирования
микроволновых антенн.
2.5.1 Принципы построения дискретных моделей антенн
с непрерывной криволинейной поверхностью.
2.5.2 Предикатная алгебра выбора в дискретных моделях
антенн.
2.5.3 Определение краевых условий в задачах синтеза
антенн.
2.6 Особенности внешних воздействий на микроволновые
антенны.
Выводы по главе 2.
3 Оценка устойчивости микроволновых антенн к внешним
электромагнитным воздействиям.
3.1 Оценка электромагнитной помехозащищенности антенны по
ее характеристике направленности
3.2 Методы формирования характеристик направленности антенн,
обеспечивающих заданный уровень электромагнитной помехозащищенности
3.2.1 Модифицированный метод парциальных диаграмм
3.2.2 Метод преобразований Фурье.
3.2.3 Комбинированный метод
3.3 Особенности формирования характеристик направленности
антенн для прямоотсчетного моноимпульсного измерения углового положения объектов.
Выводы но главе 3
4 Проектирование микроволновых антенн с учетом механических
воздействий.
4.1 Метод конечных элементов в задачах моделирования
влияния ветровых воздействий на антенну.
4.1.1 Формирование дискретной механической модели отражателя по электродинамической модели
излучающей поверхности антенны.
4.1.2 Характеристики конечного элемента отражателя
антенны и особенности его математическое описания
4.1.3 Формирование матрицы жесткости конструкции
микроволновой антенны
4.2 Учет особенностей пространственной конфигурации
отражателя антенны
4.3 Особенности проектирования микроволновых антенн
больших размеров
Выводы по главе 4
5 Проектирование микроволновых антенн с учетом тепловых
воздействий.
5.1 Формирование тепловой модели отражателя по
электродинамической модели излучающей
поверхности антенны.
5.2 Конечноэлементная модель теплообмена отражателя
антенны .
5.3 Локальноодномерная схема оценки температурных
искажений отражателя антенны в его сечениях.
5.4 Оценка влияния тепловых воздействий на геометрические
характеристики отражателя антенны.
Выводы по главе 5
6 Оптимизация конструкций антенн с учетом внешних воздействий
6.1 Оптимизация микроволновых антенн при их проектировании
в равномерном приближении.
6.1.1 Общий подход к оптимизации микроволновых антенн
при проектировании в равномерном приближении.
6.1.2 Выбор целевой функции в задаче оптимального проектирования микроволновой антенны
6.1.3 Оптимизация антенны по энергетическому критерию
6.1.4 Оптимизация антенны по обобщенному критерию
качества.
6.1.5 Оценка параметров диаграммы направленности
антенны при ее оптимизации.
6.2 Оптимизация конструкции антенны с учетом внешних
воздействий.
Выводы по главе 6
7 Прикладные исследования микроволновых антенн.
7.1 Влияние характеристик антенны на сигнал двухпозиционной
системы обнаружения радиолучевого типа
7.2 Контроль точности изготовления отражающих зеркал по
характеристикам излучения микроволновой антенны.
Выводы по главе
Заключение
Перечень принятых сокращений.
Список использованной литературы


Разработкой теории синтеза антенн занималось большое число авторов. К настоящему времени по синтезу антенн имеется много статей в отечественной и иностранной литературе, монографий 7, , , , , , , , в которых рассмотрены и решены самые различные задачи. Задачи первого класса описываются линейными интегральными уравнениями Фредгольма первого рода, а второго и третьего класса нелинейными интегральными уравнениями. Однако до последнего времени задачи синтеза ставились, как правило, в классической постановке задана комплексная ДН, требуется найти комплексное распределение тока поля в линейном или плоском раскрыве излучающей системы. В такой постановке задача синтеза антенн решена. Тем не менее, использование ее результатов на практике не достаточно. Это объясняется объективными причинами. Опыт показывает, что решение задачи должно проводиться с учетом требований практики, а при постановке задач синтеза следует учитывать комплекс условий, предъявляемых к проектируемой антенне. Поэтому прикладные задачи синтеза антенн нужно решать, задавшись требованиями как к ДН, так и к распределению тока поля в излучающей системе. При решении прикладных задач важно заранее задать требования к отдельным свойствам амплитуднофазового распределения поля в раскрыве антенны. Эта априорная информация может быть более или менее детальной и отражать как общие соображения, вытекающие из физической сущности задачи, так и конкретные требования. Введение в постановку задач синтеза априорной информации позволит соединить теорию и практику синтеза антенн. ДН заданной формы называют задачей синтеза антенны. На первом этапе решения этой задачи устанавливают связь между ДН антенны и амплитуднофазовым распределением источников возбуждения в ней, т. В большинстве практически полезных случаях ДН, формируемая антенной, представляется в виде произведения двух функций, каждая из которых зависит только от одной угловой координаты , , , . ДН в ее других сечениях несущественны в как области основного, так и первых боковых лепестков, так как они соизмеримы с ошибками получения натурных данных. Таким образом, синтез антенны по ее пространственной ДН заменяется синтезом антенны по ортогональным сечениям ДН в главных азимутальной и угломестной плоскостях, т. Возможности методов решения математической задачи синтеза наиболее наглядно проявляются при синтезе антенн с ДН специальной формы, поэтому рассмотрим различные наиболее эффективные методы решения поставленной задачи на примере синтеза антенны с ДН, форма главного лепестка которой имеет вид сектора круга, а боковые лепестки отсутствуют. ДН относится числу классических задач в теории синтеза антенн. Теория синтеза излучающих систем является примером обратных задач математической физики, прикладной электродинамики , , , . Для линейного излучателя, ориентированного вдоль оси х см. ДН. Для упрощения выражения 3. В результате уравнение 1. Фурье. СклеА 1. Интегральное уравнение 1. ДН, представляет собой интегральное уравнение Фредгольма 1 го рода. Оно имеет решения не для всяких, а только для некоторых функций , удовлетворяющих определенным условиям. Поэтому в теории синтеза антенн весьма важным является рассмотрение вопроса о классе реализуемых ДН, то есть таких ДН, которые могут быть точно воспроизведены соответствующим образом подобранными функциями распределения поля или тока по излучающей поверхности антенны. ДН не удовлетворяет требуемым условиям, то найти такое распределение поля вдоль антенны, при котором антенна имеет ДН, практически мало отличающуюся от заданной, и дать оценку приближения. Распределение играет роль спектра для функции и, поскольку поле отлично от нуля только на ограниченном интервале значений у, является функцией с ограниченным спектром. Функции с ограниченным спектром играют большую роль в общей теории связи и подробно изучены. Для исследования свойств эти функции аналитически продолжают на всю комплексную плоскость. Рассматривая как функцию комплексной переменной, можно показать, что она является целой функцией экспоненциального роста, т.