CC BY
12
характеристике Б1(а) составляет не более 0,07 градуса, при значении угла а менее 2,5 град. При использовании пеленгационной характеристики £2(а) ошибка определения направления на цель, при значении угла а меньшем 0,5, не превышает 0,05 градуса, при увеличении угла а, ошибка резко возрастает. Ошибка определения направления на цель по пеленгационной характеристики 5э(а) не превышает 0,03 градуса при значении угла а менее 2 градусов.
Список литературы:
1. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М., Радио и связь, 1984.
2. Дупленков Д.А., Володина И.В. Антенны. Простые излучатели. Решетки. Конспект лекций. - М.: Издательство МЭИ, 2002.
3. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны: учебник для студентов радиотехнических специальностей вузов. - М.: Энергия, 1975.
4. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высшая школа, 2003.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИАГРАММООБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ НАЗЕМНОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ
СТАНЦИИ
© Матвеева М.В.1, Новожеева А.А.1, Конов К.И.1, Боловин А.А.2
Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», г. Москва
Проведено численное моделирование частотных характеристик распределительно-суммирующей системы, входящей в состав наземной радиолокационной станции. Построены амплитудные распределения, формирующиеся на входах излучателей антенной решетки наземной радиолокационной станции.
Ключевые слова: численное моделирование, радиолокация, КСВ, амплитудное распределение.
Введение
Диаграммообразующая система (ДОС) является неотъемлемой частью различных радиолокационных комплексов [1]. Рассматриваемая ДОС вхо-
1 Студент.
2 Бакалавр.
дит в состав антенной системы наземной радиолокационной станции. ДОС представляет собой реактивный многополюсник, на входы которого подаются сигналы, а выходы подключены к входам излучателей антенны. ДОС формирует требуемое амплитудно-фазовое распределение на входах излучателей антенны.
Постановка задачи
На рис. 1 приведена схема ДОС. На схеме показаны 11 делителей, а именно: один Д1, два Д2, два Д3, два Д4, два Д5, и два Д6, и один НО. Из рисунка следует, что выходы ДОС (В) соединены с антенной решеткой (А) при помощи системы кабелей (С).
Рис. 1. Схема ДОС
Делители представляют собой развязанные балансные делители мощности (делители Уилкинсона[2]). В качестве развязывающего напряжения в делителях применяются резисторы Р1-47-0,5 100 Ом ±1 %. Как видно из рис. 1, предложенная ДОС имеет два входа: основной канал (ОК) и канал подавления боковых лепестков (ПБЛ) и 13 выходов (1-13 см рис. 1). На рас-крыве ДОС требуется сформировать амплитудное распределение косинус на пьедестале. Для решения этой задачи были вычислены коэффициенты прохо-
ждения делителей 1-16 и НО. Коэффициент прохождения НО ответвителя с входа «ОК» на выход 7 составляет - 8,009 дБ, на вход делителя Д1 - 0,748 дБ.
На рис. 2 приведена аксонометрическая проекция топологии ДОС. Она расположена в воздушной коробке, размеры которой по осям хи у составляют а = 2,26Ао. Высота воздушной коробки к = 0,0226Л> За пределами воздушной коробки заданы граничные условия идеального электрического проводника.
Изгибы полосковых линий на топологии ДОС обусловлены требованием синфазного возбуждения выходов 1-13 при возбуждении каналов ОК и ПБЛ, при возбуждении канала ПБЛ фазовая характеристика выхода 7 сдвинута на 180 градусов по отношению к фазовым характеристикам входов 1-6 и 8-13.
Рис. 2. ДОС в аксонометрической проекции
В состав ДОС входит направленный ответвитель (см. рис. 2), подробно рассмотренный в [3],а также 11 делителей мощности. В составе ДОС использованы делители Уилкинсона, которые характеризуются низким значением КСВ, малыми вносимыми потерями, а также высокими передаточными характеристиками. Между центральными проводниками делителей расположены нагрузки, позволяющие подавлять отраженные от входов излучателей волны, в случае, если излучатели плохо согласованы, а также поглощать мощности, проходящие не синфазно, в случае, когда антенна, подключенная к ДОС, работает в принимающем режиме.
Численное электродинамическое моделирование ДОС
Моделирование ДОС проведем в 3D электродинамическом программном комплексе ANSYSHFSSv.15 [4-8].
Расчет выполним в частотном диапазоне от ^0 - Д/ до ^0 + Д/ с шагом 1,5-10-3Д/ с сходимостью модулей элементов матрицы рассеяния DeltaS =
0,007, на ПК с процессором Intel Corei 7 с частотой 2,93 ГГц, 12 Гигабайт оперативной памяти.
Приведем рассчитанные частотные характеристики КСВ для устройства на рисунке 3. По оси абсцисс отложена частота, по оси ординат - значение КСВ, цифрами 1-13 обозначены выходы ДОС, «ОК» и «ПБЛ» - входы ДОС.
Рис. 3. Частотны характеристики КСВ на входах и выходах ДОС
Из представленной характеристики следует, что удалось добиться КСВ <1,6. Максимальное значение КСВ наблюдается на частоте + А/ на 2 выходе, оно составляет 1,5923. Минимальное значение КСВ наблюдается на выходах 4 и 5, и составляет 1,0464. Увеличение КСВ с увеличением частоты на выходах 6 и 8, а также явно выраженный пик на частотной характеристике вблизи ^о - А/ можно объяснить наличием несимметрично расположенных диэлектрических отверстий в корпусе ДОС, имеющих конструктивное предназначение, а также размерами корпуса, сопоставимыми с 2Л0.
Синтез амплитудных распределений
На рис. 3 приведем амплитудное распределение на излучателях антенны, формируемое с помощью рассмотренной ДОС при возбуждении канала ОК [7, 8] на частоте По оси абсцисс отложены номера излучателей, по оси ординат - значение амплитуд на входах излучателей антенны в В. Знаками «+» отмечены ожидаемые значения. Амплитудные и фазовые распределения были рассчитаны в среде Mathcad на основе элементов матрицы
рассеяния [8], полученной при проведении численного электродинамического моделирования в программном комплексе ANSYSHFSS v.15.
Заключение
Проведено численное электродинамическое моделирование ДОС для наземной радиолокационной станции, синтезированы ДН, формируемые рассматриваемой ДОС, проведено сравнение полученных результатов с заданной аналитической моделью.
Из результатов моделирования следует, что на частоте F0 КСВ на всех входах и выходах ДОС не превышает требуемого значения. Коэффициент отражения не превышает - 14 дБ. При этом разброс фазовой характеристики на частоте F0 составляет не более 3,8 градуса при возбуждении канала ОК и не более 4,81 градуса при возбуждении канала ПБЛ. Удалось добиться требуемого коэффициента затухания - 0,68 дБ при возбуждении канала ОК и - 0,59 дБ при возбуждении канала ПБЛ.
Список литературы:
1. White. W. S. Pattern limitations in multiple-beam antennas. IRE Trans. Antennas Propogation. 1962, v. 10, p. 430-436.
2. Хансен Р.С. Сканирующие антенные системы СВЧ. - М.: Изд-во «Советское радио», 1974.
3. Hilderbrand F.B. Methods of applied mathematics. Prentice-hall, Engle-wood Cliffs, New Jersey, 1952.
4. Kahn W.K. and Kurss H. The uniqueness of the lossless feed network for a multibeam array. IRE Trans. Antennas Propogation. 1962, v. 10, p. 100-101.
5. Ogg F.C. Steerable array radars. IRE Trans. Military Electron. 1961, v 5, p 80.
6. Blass J. Multi-directional antenna-A new approach to Stacked Beams, IRE Natl. Conv. Record, 1960, pt. 1, p. 48-50.
7. Малорацкий Л.Г., Явич Л.Р. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях. - М.: «Советское радио», 1972.
8. Klimov K.N., Kustov VYu., Sestroretsky B.V, Shlepnev Yu.O. Efficiency of the impedance-network algorithms in analysis and synthesis of sophisticated microwave devices. - Proc. of 27th Conference on Antenna Theory and Technology (ATT'94), Moscow, Russia, 23-25 August, 1994, p. 26-30.
