Проектирование сверхширокополосных приемных антенных систем с учетом дифракционных искажений структуры измеряемого поля

• Автор: Негробов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Анализ современного уровня развития техники в области создания сверхширокополосных антенных систем, а также методов повышения эффективности их функционирования
1.1. Обзор технических средств и анализ перспектив совершенствования современной аппаратуры радиомониторнига, радиопеленгации и связи
1.2. Анализ перспективных методов формирования «виртуальных» антенных решеток, использующихся в различных технических приложениях
1.3. Выводы по первой главе
2. Разработка и исследование путей минимизации влияния дифракционных искажений наблюдаемого электромагнитного поля на качество функционирования антенных систем мобильного и портативного базирования
2.1. Исследование методов аппроксимации компонент электромагнитного поля вблизи антенной решетки с помощью степенных рядов, а также классических принципов электродинамики
2.2. Исследование метода описания поля вблизи антенной решетки мобильного базирования суперпозицией полей вспомогательных источников и исследование его на устойчивость к изменению геометрии носителя
2.3. Исследование физико-математической адекватности методов аппроксимации поля
2.4. Разработка методов формирования «виртуальных» антенных решеток, обладающих повышенной устойчивостью к погрешностям измерения поля приемной антенной системой

2.5.Исследование возможности аппроксимации фазовой структуры электромагнитного поля вблизи антенной решетки портативного базирования
2.4. Выводы по второй главе
3. Разработка и исследование приемных антенных решеток, построенных на основе сверхширокополосных направленных элементов, а также методов учета дифракционных искажений наблюдаемого поля
3.1. Исследование возможности оптимизации процедуры калибровки
стационарной радиопеленгаторной антенной решетки
3.2. Разработка и исследование сверхширокополосных печатных элементов, используемых для построения линейных антенных решеток
3.3. Исследование влияния подстилающей поверхности на характеристики направленности гибридного печатного элемента
3.4. Выводы по третьей главе
4. Разработка и экспериментальное исследование сверхширокополосных многолучевых антенн на основе плоской линзы Люнеберга
4.1 Разработка и исследование антенн, основанных на возбуждении усеченного биконуса с помощью плоской линзы Люнеберга
4.2. Исследование конструкций антенн, основанных на возбуждении плоской линзой Люнеберга системы ТЕМ-рупоров или антенн Вивальди
4.3. Макетирование и натурные исследования линзы Люнеберга,
состоящей из концентрических металлических колец
4.4. Выводы по четвертой главе
Заключение
Список цитируемых источников
Приложение 1. Акт внедрения результатов диссертации в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 178 Приложение 2 Акт внедрения результатов диссертации в ЗАО «ИРКОС» 180 Приложение 3 Акт внедрения результатов диссертации в НТКБ «Феррит» 181 Приложение 4 Акт внедрения результатов диссертации в Воронежском институте правительственной связи (филиале) академии ФСО РФ

Введение
Актуальность темы. Одним из важных направлений развития современных радиотехнических систем является совершенствование аппаратных и программных средств, предназначенных для приема и обработки сигналов в сверх-широкой полосе частот. Это не только системы военного и специального назначения - радиолокации, радиопеленгации, радионавигации, связи и телекоммуникации, но и портативная аппаратура телекоммуникации гражданского применения - мобильные телефоны, радиомодемы доступа в Интернет, персональные компьютеры (стандарты LTE, UWB и др.).
Для приема сигналов в сверхширокой полосе частот используются различные типы антенн. Антенны Вивальди, ТЕМ- рупоры, вибраторы с плечами конической или полукруглой формы могут в малой степени искажать временную структуру принимаемых сигналов; однако антенные решетки, составленные из этих элементов, могут в сильной степени искажать пространственное распределение электромагнитного поля.
Тонкие вибраторные элементы и решетки, составленные из них, широко используются в аппаратуре радиоконтроля, несмотря на то, что подобные антенны могут сильно искажать временную структуру принимаемых сигналов. Аналогичная проблема возникает и с антенными системами современных мобильных телефонов, часто сформированными из F- антенных элементов в печатном исполнении.
Серьезной проблемой, в существенной степени затрудняющей использование современных методов обработки принимаемых сигналов (в частности, методов пространственного сверхразрешения источников радиоизлучения), является искажение пространственной структуры поля корпусом мобильного (или бортового) носителя антенной системы, а в случае портативной аппаратуры — телом пользователя (мобильный телефон).
В работах крупнейших специалистов по обработке сигналов в приемных антенных системах: Tuncer Е., Friedlander В., Chandran S., Belloni F., Pesavento

а) б)
Рис. 1.17 - Вариант конструкции однолитерной антенной решетки, состоящей из несимметричных проволочных ТЕМ- рупоров
м Яж-
а) б)
Рис. 1.18 - Вариант конструкции двухлитерной антенной решетки, состоящей из несимметричных проволочных ТЕМ- рупоров
Авторы патента [9] показали, что в низкочастотной области функционирования каждый элемент в составе решетки характеризуется квазитороидаль-ной диаграммой направленности, постепенно трансформирующейся, с ростом частоты, в игольчатую (характеризующуюся значением коэффициента усиления до 10-11 дБ). Таким образом, данное техническое решение позволяет существенно расширить частотный диапазон одной литеры антенной решетки и повысить чувствительность радиопеленгатора в высокочастотной области его функционирования благодаря направленным свойствам ТЕМ- рупоров.
Использование данной антенной решетки [9] дает возможность эффективной реализации процедуры амплитудно-фазового пеленгования: на первом