Выбор расположения излучателей в неэквидистантной антенной решетке

Антенны являются одним из основных элементов радиотехнических систем. Фазированные антенные решетки (ФАР), позволяющие регулировать направление излучения благодаря возможности управления фазами или разностями фаз излучаемого сигнала, являются наиболее эффективными типами антенн. Размер, конструкция и форма ФАР зависят от решаемых задач, типа излучателей и характера их расположения. В статье рассматривается преобразование эквидистантной ФАР в неэквидистантную решетку с заданным минимальным расстоянием между излучателями с целью уменьшения уровня боковых лепестков и подавления дифракционных максимумов. Приведены модель неэквидистантной антенной решетки и расчетные формулы для ее анализа. Представленная в работе методика, основанная на итерационных методах вычислений, дает возможность выбрать основные параметры неэквидистантной ФАР с учетом связей, образующихся между соседними излучающими элементами. Расчет координат расположения элементов излучателей неэквидистантной ФАР осуществлен в программе на языке MATLAB. При этом реализован метод поиска оптимального расположения излучателей относительно друг друга, при котором диаграмма направленности антенной решетки будет иметь минимальный уровень дифракционных максимумов и требуемый уровень боковых лепестков. По результатам выполнения программы получены координаты новой неэквидистантной ФАР. Смоделированная по результатам расчета неэквидистантная фазированная антенная решетка показала полное отсутствие дифракционных максимумов в отличие от эквидистантной решетки, но при этом не удалось в достаточной мере получить требуемый уровень боковых лепестков. Приведенные для сравнения расчетные диаграммы направленности антенн показали преимущества неэквидистантной антенной решетки.

1. Хансен Р.С. Фазированные антенные решетки. М.: Техносфера, 2012. 560 с. ISBN 978-5-94836-323-3

2. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток, под ред. Д.И. Воскресенского. М.: Радиотехника, 2012. 744 с. ISBN 978-5-88070-311-1

3. Гончаров В.А. Синтез антенных решеток со стабильной диаграммой направленности применительно к задачам обнаружения. Материалы Международной научно-технической конференции «INTERMATIC – 2012», часть 5, 3–7 декабря 2012 г. М.: МИРЭА. С. 182-187.

4. Федосеева Е.В., Тарасов А.А. Исследование метода синтеза неэквидистантной равноамплитудной антенной решетки. Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2011;3:4-8.

5. Анпилогов В., Эйдус А. Неэквидистантная антенная решетка с низким уровнем боковых лепестков. Технологии и средства связи. 2017;2(119):40-43.

6. Жуков В.Б. Синтез неэквидистантной гидроакустической антенной решетки. Гидроакустика. 2016;28(4):5-9.

7. Березин А.В., Виноградов А.Д., Михин А.Ю., Никитенко Е.П. Способы построения и параметры широкодиапазонных пеленгаторных неэквидистантных линейных антенных решеток. Антенны. 2018;5(249):21-30.

8. Кирпичева И.А. Уменьшение уровня бокового излучения в равноамплитудных антенных решетках при сохранении направленных свойств. В сборнике: Физико-математическое моделирование систем. Материалы XVIII Международного семинара. Часть 2. 2018. С. 54-59.

9. Костин М.С., Латышев К.В., Марков Д.В. Мобильный комплекс радиолокационного мониторинга на синхронизированной системе БПЛА. В сборнике: Радиолокация и связь – перспективные технологии. Материалы XVI Всероссийской молодежной научно-технической конференции. 2018. С. 32-37.

10. Тюваев А.Н., Маничев А.О. Эффективные методы расширения луча неэквидистантной спиральной фазированной антенной решетки. Антенны. 2013;1(188):051-056.

11. Останков А.В., Кирпичёва И.А. Оптимизация направленных свойств линейных неэквидистантных антенных решеток. Вестник Воронежского государственного технического университета. 2013;9(4):8-11

12. Останков А.В., Антипов С.А., Сахаров Ю.С. Минимаксный уровень бокового излучения равноамплитудной неэквидистантной антенной решетки. Вестник Воронежского государственного технического университета. 2013;9(6-3):10-12.

13. Шкодина А.П. Применение методов углового сверхразрешения в неэквидистантной линейной антенной решетке пассивного радиолокатора. Молодежный научно-технический вестник. 2014;10:1. URL: http://sntbul.bmstu.ru/doc/737417.html

14. Шипилов С.Э., Сатаров Р.Н., Якубов В.П., Цепляев И.С., Юрченко А.В. Планарная неэквидистантная тактированная сверхширокополосная антенная решетка для радиотомографии. Контроль. Диагностика. 2013;13:45-49.

15. Lutsenko V.I., Popov I.V., Lutsenko I.V., Luo Y., Mazurenko A.V. Nonequidistant two-dimensional antenna arrays are based on magic squares. In: 2016 9th International Kharkiv Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW): Proc. Kharkov, Ukraine, 21–24 June 2016. https://doi.org/10.1109/MSMW.2016.7538080

16. Shabunin S., Chechetkin V.A., Klygach D., Ershov A. Non-equidistant antenna array with low level of side lobes. In: 2016 IEEE 6th International Conference on Communications and Electronics (ICCE). IEEE ICCE 2016. P. 230-233. https://doi.org/10.1109/CCE.2016.7562641

17. Skiena S.S. The Algorithm design manual. Springer Publishing Company; 2008. 752 p.