Направленные и энергетические характеристики антенн для СШП систем ближней радиолокации

• Автор: Овчаров, Алексей Петрович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Анализ состояния теории и практики СШП локации
1.1. История развития радиолокационных систем
1.2. Возможности и основные проблемы СШП систем
1.2.1. Преимущества СШП систем
1.2.2. Классификация СШП РЛС
1.2.3. Сигналы и методы возбуждения СШП РЛС
1.2.4. Особенности СШП сигналов
1.2.5. Антенны СШП систем
1.3. Анализ возможностей применения СШП сигналов в локации
1.3.1. Аппаратура определения промаха
1.3.2. МГО.-локаторы
1.3.3. РИТЛ «Аквамарин»
1.3.4. Георадары
1.4. Выводы по разделу
Глава 2. Аналитическое описание модели СШП радиосредства
2.1. Направленные свойства СШП радиосредств
2.2. Коэффициент усиления и направленные свойства антенны СШП
радиосредств
2.2.1. Энергетическая модель канала радиолинии
2.2.2. Коэффициент усиления антенны линии радиосвязи
2.2.3. Коэффициент усиления антенны СШП РЛС
2.2.4. Применение модели корректирующих импульсов
2.3. Переходные процессы в антеннах СШП радиосредств
2.3.1. Связь частотной и временной оптимизации
2.4. Методы получения исходных данных
2.4.1. Определение ЭПР
2.4.2. Определение параметров антенн
2.5. Выводы по разделу
Глава 3. Моделирование и анализ, используемых моделей СШП радиосредства
3.1. Анализ направленных свойств антенн СШП линии радиосвязи
3.2. Анализ направленных свойств СШП РЛС с пассивным ответом
3.3. Выводы по разделу
Глава 4. Теоретическое описание, анализ и моделирование СШП антенной решетки

4.1. Антенные решетки СШП систем
4.1.1. Матричная модель антенной решетки и ее использование
4.1.2. Матричная модель антенной решетки в составе СШП РЛС
4.1.3. Синтез антенных решеток для СШП РЛС
4.2. Антенны для СШП радиосредств с повышенной направленностью
4.2.1. Анализ модель СШП АР при синфазном возбуждении
4.2.2. Коэффициент усиления линейной антенной решетки СШП РЛС
4.3. СШП АР с расширением ДН
4.3.1. Модель АР по СШП сигналу при несинфазном возбуждении с
задержкой на длину волны
4.3.2. Модель АР по СШП сигналу с симметричным фазовым распределением
4.4. Синтез квазиизотропной ДН по СШП сигналу
4.5. Синтез квазиизотропной ДН по СШП сигналу на объекте
4.5.1. Вводные замечания
4.5.2. Формирование квазиизотропных ДН на объектах цилиндрической формы
4.5.3. Использование многоэлементных решеток
4.5.4. Некогерентные АР
4.6. Выводы по разделу
Глава 5. Аппаратура определения промаха
5.1. Варианты построения системы
5.2. Возможные технические средства реализации
5.3. Анализ и оптимизация работы АОП
5.3.1. Оптимизация частотного диапазона работы аппаратуры
5.3.2. Практическая реализация некогерентной системы СШП РЛС
5.4. Выводы по разделу
Заключение
Список литературы
Приложение А. Листинг программы математического анализа в среде
МаФЬСас!
Приложение Б. Листинг моделей в среде БЕКО
Введение
Актуальность исследования. В последние годы перспективным направлением совершенствования РЛС является расширение спектра сигналов, вплоть до перехода к сверхширокополосным (СШП) сигналам, а также использование пространственно-многоканальных антенных систем - антенных решеток (АР). Во многом это связано с тем, что такой подход обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционными средствами, в частности -повышение разрешающей способности по дальности и угловым координатам. Прогнозируемые достоинства СШП РЛС вызвали повышенный интерес российских и зарубежных специалистов, что привело к дальнейшему развитию и внедрению СШП техники в ряд смежных с радиолокацией областей, таких как связь, зондирование сред, медицина, системы неразрушающего контроля и т.п. К числу перспективных приложений относятся средства ближней радиолокации, такие как поисковые и охранные системы, радиолокационные устройства в составе беспилотных мишенных комплексов и некоторые другие.
Существует два основных направления построения подобных систем. Первый из них реализуется в РЛС с несущей частотой, соответствующей сантиметровому или миллиметровому диапазону волн. В таком случае ширина относительной полосы частот не превышает значения 5... 10 процентов. Аппаратурные решения при этом, по существу, остаются традиционными.
Другое направление заключается в использовании принципа «ударного возбуждения антенны» видеоимпульсами наносекундной и субнаносекундной длительности. Реализация этого принципа позволяет значительно упростить построение аппаратуры, что может иметь решающее значение для радиотехнических применений. В то же время существенно возрастает роль антенн, выполняющих одну из ключевых функций в системах данного типа. Следует также подчеркнуть, что если для узкополосных радиосредств направленность антенн в большинстве случаев достаточно полно характеризуется коэффициентом усиления КУ(0,ф,) на средней частоте

В патенте СССР №1573487 описана одна из конструкций микрополосковых антенн - "Дисковая микрополосковая антенна" (рис. 1.7). Данная антенна имеет достаточно малые размеры (особенно по толщине), сравнительно высокое антенное усиление и равномерную диаграмму направленности в горизонтальной плоскости, однако она не пригодна для работы с СШП сигналами в результате своей узкополосности.
Рис. 1.7. Антенна по патенту СССР №1573487
Важной исследованием по анализу СШП антенн является работа [50]. В частности, в ней был использован анализатор НР8510 для получения временной характеристики приемного сигнала, получаемого при передаче от передающей антенны к идентичной приемной, установленной на расстоянии 1,2м, при использовании в качестве возбуждающего импульса импульс колоколообразной формы длительностью 50пс (рис. 1.8). В данной работе был исследован целый ряд частотно-независимых или СШП антенн:
1. Т-рупорная антенна. Данная антенна традиционно используется для приема СШП импульсов.
2. Резонансный монополь. Ранее данная антенна была исследована в работах [58-59]. Для данной антенны наиболее эффективной наблюдается передача вблизи резонансной частоты.
3. Логопериодическая зубчатая трапециевидная антенна, являющаяся частью семейства логопериодических антенн, геометрия которых такова, что импеданс и характеристики излучения периодически повторяются.