Аналіз і синтез дротових антен криволінійної форми

В інженерно-технічному аспекті розроблено: методику проектування рамкових та спіральних антен, яка заснована на використанні аналітичних апроксимуючих співвідношень та номограм, що описують взаємозв'язок електродинамічних характеристик досліджених антен з їх геометричними параметрами; методи експериментального дослідження поляризаційних, спрямованих характеристик антен з обертовою поляризацією.

Основні наукові результати та висновки полягають у наступному:

1) Досліджені відомі методи та теоретичні підходи до аналізу характеристик дротових антен криволінійної форми на основі інтегральних рівнянь (метод векторного потенціалу).

Обґрунтовано застосовність методу наведених ЕРС для розрахунку й аналізу характеристик рамкових випромінювачів, уперше запропонований варіант розвитку даного методу з використанням ітераційної процедури.

Уперше запропонований та розроблений алгоритм розрахунку характеристик спіральних антен на основі рівняння Харрингтона для криволінійних дротових випромінювачів у сукупності з узагальненим методом наведених ЕРС .

Встановлено, що дана методологія дозволяє охопити широкий діапазон варіантів конструктивного виконання дротових антен без обмежень на їх розміри, а також із прийнятою для інженерних розрахунків складністю та точністю робити розрахунок і аналіз їх характеристик.

2) Установлений взаємозв'язок поляризаційних параметрів поля випромінювання антен з обертовою поляризацією при їх розкладанні в лінійному і круговому поляризаційних базисах, а також з урахуванням дифракційних параметрів радіоканалу.

Показано, що аналіз і представлення спрямованих характеристик антен з обертовою поляризацією доцільно робити як у лінійному, так і круговому поляризаційних базисах. Це дозволяє одержати повну інформацію про стан поляризації поля випромінювання антени.

Теоретично доведено існування оптимального виду поляризації для різних значень дифракційних параметрів радіоканалу, що дозволяє одержати максимальну (мінімальну) потужність у навантаженні антени.

3) Розроблені нові математичні моделі поля випромінювання, вхідного опору, хвильового опору еліптичного рамкового випромінювача (ненавантаженого і з навантаженням), малоелементної антенної решітки з рамкових випромінювачів.

Виявлені потенційні широкосмугові властивості режиму осьового випромінювання для ненавантажених рамок, їх зміна в залежності від геометричних параметрів рамки еліптичної форми; наявність широкосмугового режиму зворотного осьового випромінювання з кардіоїдною формою ДС для еліптичних рамок з навантаженням (P/0,8…1,0); вплив взаємного розташування рамкових випромінювачів у складі антенної решітки на спрямовані, поляризаційні та вхідні характеристики антен.

Встановлено, що для двохелементної антенної решітки, що складається з ідентичних рамкових випромінювачів круглої форми (хвильові рамки 2a=), спостерігається розширення смуги частот по вхідному опору в 1,52 рази при аксіальному розташуванні випромінювачів на відстані d_{a опт}=0,64, та у 1,12 рази при компланарному їх розташуванні вхідними затисками один до одного, також на відстані d_{k опт}=0,64, де середня довжина хвилі, завдяки взаємозв'язку випромінювачів.

4) Запропоновані нові математичні моделі спіральних випромінювачів, розміщених на різних поверхнях, у тому числі, на площині, зокрема: рівнокутний однозахідний спіральний випромінювач, розташований на еліптичному циліндрі (часткові випадки однозахідний циліндричний спіральний випромінювач, зиґзаґоподібний випромінювач), рівнокроковий двохзахідний спіральний випромінювач, розташований на півсфері; двохзахідний плоский спіральний випромінювач з перемінною щільністю намотування; двохзахідний спіральний випромінювач, розташований на конусі (вид намотування спіралі рівнокроковий, рівнокутний, з перемінною щільністю намотування).

У роботі досліджувалися як конструктивно нові, так і відомі типи спіральних випромінювачів. Це дозволило виконати порівняльний аналіз нових результатів з відомими, зокрема, по режимах випромінювання антени (пряме і зворотне осьове випромінювання, режим неспрямованого випромінювання і т.д.), а також розширити відомі уявлення про потенційні можливості рамкових та спіральних антен.

5) Розроблена узагальнена математична модель поля випромінювання еліптичної спіралі, отримані аналітичні співвідношення для інженерного вибору оптимальних геометричних параметрів спіральних і зиґзаґоподібних антен.

6) Створене прикладне програмне забезпечення в пакетах MathCAD 7,0 і Borland Delphi для розрахунків, автоматизованого аналізу і моделювання характеристик рамкових та спіральних антен, а також антенних систем на їх основі.

7) Вирішена задача комплексного аналізу характеристик спіральних антен (включаючи вхідний опір, кутові залежності поляризаційних параметрів поля випромінювання) у залежності від їх геометричних параметрів.

Вперше розраховані номограми, що описують взаємозв'язок електродинамічних характеристик спіральних антен з їх геометричними параметрами. Виявлено закономірності та особливості формування поля випромінювання еліптичної спіральної антени, напівсферичної спіральної антени, плоскої та конічної спіральної антен.

8) Запропонований та розроблений метод вимірів спрямованих і поляризаційних характеристик антен на основі амплітудного методу двох антен із круговою поляризацією (“відносний” метод), з урахуванням неідеальності ДА, а також їх вплив на погрішність обчислення КЕ поля випромінювання досліджуваних антен.

Запропонований узагальнений метод 3-х антен (“абсолютний” метод) і розроблений алгоритм для атестації ДА на його основі.

9) Розроблений і експериментально досліджений навантажений рамковий випромінювач, призначений для використання як пеленгаційної антени в комплекті з апаратурою ручного пеленгування.

Розроблені й експериментально досліджені конструкції малоелементних антенних решіток з рамкових випромінювачів, призначених для використання в якості приймальної телевізійної антени дециметрового діапазону хвиль (чотириелементна антенна решітка з круглих рамок, двохелементна антенна решітка з еліптичних рамок).

Розроблені восьмиелементні антенні решітки з навантажених напіврамок еліптичної форми, які призначені для роботи як антена мобільного радіопеленгатора.

Розроблені й експериментально досліджені конструкції еліптичної спіральної антени, напівсферичної спіральної антени, плоскої спіральної антени, конічної спіральної антени. Результати проведених досліджень підтвердили теоретично виявлені закономірності та особливості зміни характеристик спіральних антен.

Розроблені, теоретично й експериментально досліджені оригінальні зиґзаґоподібні структури: зиґзаґоподібна антена з двома взаємно пересічними полотнинами та хрестоподібна антена з зиґзаґоподібного провідника. КСД обох антен склали 14...17 дБ.

Розроблена, теоретично й експериментально досліджена оригінальна конструкція неспрямованої антени з обертовою поляризацією випромінювання на основі двохзахідної спіралі, розташованій на спряжених півсферичній та циліндричній поверхнях.

Розроблені, теоретично й експериментально досліджені оригінальні конструкції антен з керованою поляризацією випромінювання у вигляді плоскої спіральної антени з двоканальним збудженням, а також суміщеної циліндричної спіральної антени на основі двох зустрічних заходів, у якій можливість формування лінійно-поляризованого випромінювання, а також керування орієнтації площини поляризації випромінювання досягається за рахунок включення та зміни величини реактивного опору навантаження.

Результати досліджень рамкових і спіральних антен пропонуються для впровадження у підприємства та організації, що займаються розробкою, виробництвом і експлуатацією сучасних рухомих радіозасобів із використанням широкосмугових антен з обертовою поляризацією випромінювання, антенних систем з керованою поляризацією.

Таким чином, сукупність отриманих результатів теоретичних і експериментальних досліджень і розробки рамкових та спіральних антен, у тому числі, оригінальних конструкцій у вигляді зиґзаґоподібних антен, спіральній антени, розташованій на спряжених півсферичній та циліндричній поверхнях, спіральних антен з керованою поляризацією, впровадження їх у виробництво, можна класифікувати як нове вагоме досягнення в теорії та практиці антен. Використання даних антен у сучасних системах радіозв'язку дозволяє істотно підвищити енергетичний потенціал радіоліній та стійкість радіозв'язку.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПР АЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Protsenko M. B. Polarization-structure analysis of receiving antennas // Microwave and Optical Technology Letters. - Vol.30, № 2. - 2001. - P. 116 - 119.

2. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Головин В.В. Управление поляризацией излучения на основе совмещенной цилиндрической спиральной антенны // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 2002. - Т.45, № 8. - С.41 - 48.

Розробка принципу побудови та конструкції антени, її математичної моделі і обчислювального алгоритму.

3. Лобкова Л.М., Проценко М.Б. Анализ поля излучения антенн с вращающейся поляризацией // Изв. вузов. Радиоэлектроника.- 2002. - Т.45, № 5. - С.14 - 20.

Обґрунтування та постановка задачі, проведення досліджень.

4. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Розвадовский А.Ф. Анализ направленных и поляризационных свойств зигзагообразных излучателей // Изв. вузов. Радиоэлектроника.- 2002. - Т.45, №1. - С.64 - 70.

Запропоновані оригінальні конструкції антен, математичні моделі, методика оптимізації їх характеристик.

5. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Посный О.А. Взаимные сопротивления излучения круглых рамок в малоэлементных антенных решетках // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 2001. - Т.44, № 5. - С.33 - 40.

Обґрунтування та постановка задачі досліджень; обговорення і обробка результатів, їх фізична інтерпретація та узагальнення.

6. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Ивашина М.В., Таньков И.В. Поляризационная структура поля излучения плоских спиральных антенн различной конфигурации // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 2001. - Т.44, № 3. - С.11 - 18.

Обґрунтування результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

7. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Молчанов В.В. Малогабаритная спиральная антенна на полусферической поверхности // Изв. вузов. Радиоэлектроника.- 2000. - Т.43, № 11. - С.53 - 60.

Розробка математичної моделі та обчислювального алгоритму, обробка й узагальнення результатів.

8. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Ивашина М.В. Математическая модель поля излучения эллиптических спиральных антенн и оптимизация их параметров // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 1999. - Т.42, № 9. - С.37 - 43.

Створення математичної моделі та рішення задачі оптимізації.

9. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Ивашина М.В. Направленные свойства рамочной антенны, обусловленные ее геометрическими размерами // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 1999. - Т.42, № 2 . - С.27 -32.

Обґрунтування та постановка задачі досліджень, розробка критеріїв оптимізації, висновки та практичні пропозиції.

10. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Посный О.А. Частотные характеристики входного сопротивления рамочной антенны // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 1998. - Т.41, №12. - С. 20 - 25.

Обґрунтування та постановка задачі досліджень, розрахунок і вимір вхідного опору антени, висновки і практичні пропозиції.

11. Проценко М.Б. Особенности поляризационных измерений в круговом базисе // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 2001. - №2. - С. 70 - 73.

12. Проценко М.Б., Рудев Е.П. Обобщенный метод измерения поляризационной структуры поля излучения антенн // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 1999. - №4. - С. 62 - 64.

Створення експериментальної методики, її аналіз.

13. Проценко М.Б., Громоздин В. В. Широкодиапазонная антенна с управляемой поляризацией излучения для измерительного комплекса // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 1999. - №3. - С. 73 - 75.

Розробка принципу побудови, конструкції антени, її математична модель і обчислювальний алгоритм.

14. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Громоздин В.В., Бахтияров В.В. Поле излучения сфероцилиндрической спиральной антенны // Радиотехника: Всеук. Межвед. науч.-техн. сб. - Харьков. - 2002. - Вып. 127. - С. 31 - 35.

Створення математичної моделі, розрахунки й оптимізація характеристик.

15. Проценко М.Б., Громоздин В.В. Широкодиапазонная малогабаритная антенна с повышенной направленностью излучения // Радиотехника: Всеук. Межвед. науч.-техн. сб. - Харьков. - 2002. - Вып. 125. - С. 8 - 12.

Постановка задачі, розробка математичної моделі, розрахунки й оптимізація характеристик.

16. Проценко М.Б., Посный О.А., Громоздин В.В. Частотные свойства антенной решетки, состоящей из круглых рамочных излучателей // Вестник СевГТУ: Информатика, электроника, связь: Сб. науч. тр. - Севастополь: Севастоп. нац. тех. ун-т. - 2002. - Вып. 41. - С. 15 - 22.

Обґрунтування та постановка задачі досліджень; розробка математичної моделі; обговорення і обробка результатів, їх фізична інтерпретація та узагальнення.

17. Проценко М.Б., Лукьянчиков А.В. Анализ геометрии коническо-эллиптических спиральных антенн // Вестник СевГТУ: Информатика, электроника, связь: Сб. науч. тр. - Севастополь: Севастоп. нац. тех. ун-т. - 2001. - Вып. 32. - С. 71 - 76.

Обґрунтування та постановка задач дослідження, розробка оригінальної конструкції антени, обґрунтування та узагальнення результатів.

18. Проценко М.Б., Таньков И.В., Трусов М.Г. Анализ критерия оптимизации плоских спиральных антенн // Вестник СевГТУ: Информатика, электроника, связь: Сб. науч. тр. - Севастополь: Севастоп. нац. тех. ун-т. - 2001. - Вып. 31. - С. 73 - 77.

Обґрунтування та постановка задач дослідження, розробка критерію оптимізації геометричних параметрів антени, обґрунтування та узагальнення результатів.

19. Проценко М.Б., Посный О.А., Громоздин В.В. Анализ комплексных сопротивлений излучения криволинейных проводников эллиптической формы // Вестник СевГТУ: Информатика, электроника, связь: Сб. науч. тр. - Севастополь: Севастоп. нац. тех. ун-т. - 2000. - Вып. 26. - С. 55 - 62.

Обґрунтування та постановка задачі дослідження, створення методу розрахунку власних і взаємних опорів випромінювання криволінійних сегментів, обґрунтування та узагальнення результатів.

20. Проценко М.Б., Молчанов В.В., Таньков И.В. Анализ результатов спиральных структур, расположенных на эллиптическом цилиндре // Мат. 8-я

численного и экспериментального моделирования эллиптических спиральных структур // Вестник СевГТУ: Информатика, электроника, связь: Сб. науч. тр. - Севастополь: Севастоп. нац. тех. ун-т. - 2000. - Вып. 26. - С. 62 - 67.

Обґрунтування результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

21. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Ивашина М.В. Математическая модель поля излучения спиральных антенн с заданной геометрией // Вестник СевГТУ: Информатика, электроника, связь: Сб. науч. тр. - Севастополь: Севастоп. гос. тех. ун-т. - 1999. - Вып. 18. - С. 31 - 37.

Визначення стану і перспектив розвитку методів аналізу спіральних антен, розробка обчислювального алгоритму.

22. Проценко М.Б., Степанов Л.Н., Лукьянчиков А.В. Анализ направленных и поляризационных свойств конической спиральной антенны // Вестник СевГТУ: Информатика, электроника, связь: Сб. науч. тр. - Севастополь: Севастоп. гос. тех. ун-т. - 1999. - Вып. 18. - С. 154 - 158.

Обґрунтування задачі, обробка результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

23. Проценко М.Б., Посный О.А., Ивашина М.В. Анализ волнового сопротивления кольцевых антенн // Вестник СевГТУ: Информатика, электроника, связь: Сб. науч. тр. - Севастополь: Севастоп. гос. тех. ун-т. - 1998. - Вып. 10. - С. 116 - 120.

Обґрунтування та постановка задачі досліджень, розробка математичної моделі хвильового опору рамкового випромінювача, висновки і практичні пропозиції.

24. Проценко М.Б. Расчет комплексного сопротивления излучения круглой рамочной антенны // Вестник СевГТУ: Информатика, электроника, связь: Сб. науч. тр. - Севастополь: Севастоп. гос. тех. ун-т. - 1998. - Вып. 10. - С. 120 - 125.

25. Проценко М.Б. Автоматизированный измерительный комплекс для исследования поляризационных характеристик излучения антенн // Оптимизация производственных процессов: Сб. науч. тр. - Севастополь: Севастоп. гос. тех. ун-т. - 1999.- Вып. 1. - С. 141-145.

26. Пат. 47928 Україна, МПК Н 01Q7/00. Зигзагоподібна антена кругової поляризації / Л.М. Лобкова, М.Б. Проценко, А.Ф. Розвадовський (Україна). - №2001117691; Заявл. 12.11.2001; Опубл. 15.07.2002, Бюл. № 7. - 3 с.

Запропонована оригінальна конструкція антени, проведена оптимізація її характеристик.

27. Пат. 47927 Україна, МПК Н 01Q7/00. Зигзагоподібна антена лінійної поляризації /Л.М. Лобкова, М.Б. Проценко, А. Ф. Розвадовський (Україна). - №2001117667; Заявл. 09.11.2001; Опубл. 15.07.2002, Бюл. № 7. - 3 с.

Запропонована оригінальна конструкція антени, проведена оптимізація її характеристик.

28. Пат. 40804 Україна, МПК H01Q11/08. Телевізійна антена / Л.М. Лобкова, О.О. Посний, М.Б. Проценко, В.В. Громоздін, О.В. Толкачов (Україна). - №2000052773; Заявл. 15.05.2000; Опубл. 15.08.2001, Бюл. №7. - 4 с.

Обробка результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

29. Пат. 40217 Україна, МПК H01Q7/00. Малогабаритна рамкова антена / Л.М. Лобкова, В.В. Громоздін, М.Б. Проценко, О.О. Посний, О.М. Васильєв, Г.А. Іванов (Україна). - № 2000105845; Заявл. 17.10.2000; Опубл. 16.07.2001, Бюл. № 6. - 3 с.

Запропонований спосіб поліпшення характеристик антени, проведення експериментального дослідження.

30. Пат. 38008 Україна, МПК H01Q11/08. Спіральна антена з керованою поляризацією випромінювання / Л.М. Лобкова, М.Б. Проценко, І.В. Таньков (Україна). - №2000052776; Заявл. 15.05.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. № 4. - 4 с.

Розробка принципу побудови, конструкція антени, проведення оптимізації характеристик антени.

31. Пат. 38007 Україна, МПК H01Q11/08. Еліптична спіральна антена / Л.М. Лобкова, М.В. Івашина, М.Б. Проценко, В.В. Молчанов, В.В. Громоздін, В.В. Головін (Україна). - №2000052775; Заявл. 15.05.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. № 4. -3 с.

Обробка результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

32. Проценко М.Б., Лукьянчиков А.В., Комаров П.А., Редин М.И. Оптимизация геометрических параметров конических спиральных антенн по критерию требуемой ДН // Мат. 12-й Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-2002), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 9-13 сент. 2002. - Севастополь, Украина. - 2002. - С. 349 - 350.

Обґрунтування та постановка задачі, обробка результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

33. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Розвадовский А.Ф. Особенности формирования диаграммы направленности двухэлементной решетки, состоящей из Z-излучателей // Мат. 11-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-2001), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 10-14 сент. 2001. - Севастополь, Украина. - 2001. - С. 399 - 400.

Виявлення, формулювання й узагальнення фізичних закономірностей.

34. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Лукьянчиков А.В. Синтез заданной диаграммы направленности малоэлементной решетки, состоящей из эллиптически-конических излучателей // Мат. 11-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-2001), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 10-14 сент. 2001. - Севастополь, Украина. - 2001.- С. 401 - 402.

Обґрунтування та постановка задачі, обробка результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

35. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Головин В.В. Поляризационная структура поля двухэлементной решетки, состоящей из спиральных излучателей // Мат. 11-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-2001), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 10-14 сент. 2001. - Севастополь, Украина. - 2001.- С. 403 - 404.

Виявлення, формулювання й узагальнення фізичних закономірностей.

36. Проценко М.Б., Таньков И.В., Трусов М.Г., Козинкин А.А. Направленные и поляризационные свойства плоских спиральных антенн произвольных конфигураций // Мат. 11-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-2001), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 10-14 сент. 2001. - Севастополь, Украина. - 2001. - С. 405 - 406.

Обґрунтування задачі, обробка результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

37. Проценко М.Б., Таньков И.В., Громоздин В.В. Метод управления поляризацией поля излучения плоских спиральных антенн // Мат. 10-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-2000), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 11-15 сент. 2000. - Севастополь, Украина. - 2000.- С. 308 - 309.

Розробка метода керування поляризацією випромінювання, конструкції та математичної моделі.

38. Проценко М.Б., Ивашина М.В., Головин В.В. Сравнительная оценка КНД для спиральных антенн с вращающейся поляризацией// Мат. 10-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-2000), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 11-15 сент. 2000. - Севастополь, Украина. - 2000. - С. 316 - 317.

Обґрунтування та постановка задачі дослідження, створення методу розрахунку, його реалізація та аналіз, обґрунтування та узагальнення результатів.

39. Лобкова Л.М., Посный О.А., Проценко М.Б. Электродинамическая модель эллиптической рамочной антенны // Мат. 9-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-99), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 13-16 сент. 1999. - Севастополь, Украина. - 1999. - С.203 - 204.

Обґрунтування та постановка задачі дослідження, розробка математичної моделі та обчислювального алгоритму, обґрунтування й узагальнення результатів.

40. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Ивашина М.В., Розвадовский А.Ф. метод измерения поляризационных характеристик антенн // Мат. 9-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-99), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 13-16 сент. 1999. - Севастополь, Украина. - 1999. - С.378 - 379.

Створення експериментальної методиці.

41. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Ивашина М.В., Головин В.В. Оценка потенциальной погрешности измерения поляризационных характеристик поля излучения методом 3-х антенн // Мат. 9-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-99), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 13-16 сент. 1999. - Севастополь, Украина. - 1999. - С.380 - 381.

Формулювання методиці вимірювання та обчислення поляризаційних параметрів поля випромінювання антен, її узагальнення.

42. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Ивашина М.В. Математическая модель и результаты исследований поляризационных характеристик поля излучения Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-98), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 14-17 сент. 1998. - Севастополь, Украина. - 1998. - Т.2. - С.486 - 487.

Розробка математичної моделі, обробка результатів та їх узагальнення.

43. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Молчанов В.В. Принцип построения антенн с управляемой поляризацией излучения на основе цилиндрической спиральной структуры // Мат 8-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-98), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 14-17 сент. 1998. - Севастополь, Украина. - 1998. - Т.2. - С.488 - 489.

Запропоновано принцип побудови, конструкція антени, створення математичної моделі та обчислювального алгоритму.

44. Проценко М.Б., Степанов Л.Н., Лукьянчиков А.В. Исследование поляризационных характеристик поля конических спиральных структур с заданной геометрией // Мат. 8-я Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-98), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 14-17 сент. 1998. - Севастополь, Украина. - 1998. - Т.2. - С.492 - 493.

Обґрунтування та постановка задачі, обробка результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

45. Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Посный О.А. Моделирование характеристик рамочных антенн // Мат. 6-й Меж. Крымской конф. (КрыМиКо-96), “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии”, 16-19 сент. 1996. - Севастополь, Украина. - 1996. - С.267 - 271.

Розробка математичної моделі, обробка результатів.

46. Protsenko M. B. Curved-wire antennas solution technique // Proc. of IX-th Intern. Conf. on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET'2002), 10-13 Sept. 2002. - Kiev, Ukraine. - 2002. - Vol.1. - P. 307 - 309.

47. Protsenko M.B., Tankov I.V., Gromozdin V.V. Analysis method of input impedance of a spiral antennas with given configuration // Proc. of VIII-th Intern. Conf. on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET'2000), 12-15 Sept. 2000. - Kharkov, Ukraine. - Vol.1. - P. 274 - 276.

Постановка задачі, розробка та реалізація методу розрахунку й аналізу вхідного опору спіральних антен.

48. Проценко М.Б. Алгоритмизация задачи анализа спиральных антенн // Мат. 9-й Меж. научно-технической конф. (ВОТТП-9-2002) “Измерительная и вычислительная техника в технологических процессах”, 30 мая-2 июня 2002. - Хмельницкий, Украина. - 2002. - Опубл. в сб. науч. тр. “Измерительная и вычислительная техника в технологических процессах”. - Хмельницкий. - 2002. - Т.2. - С.79 - 83.

49. Проценко М.Б., Громоздин В.В Малогабаритная антенная система амплитудного радиопеленгатора // Мат. 9-й Меж. научно-технической конф. (ВОТТП-9-2002), “Измерительная и вычислительная техника в технологических процессах”, 30 мая-2 июня 2002. - Хмельницкий, Украина. - 2002. - Опубл. в сб. науч. тр. “Измерительная и вычислительная техника в технологических процессах”. - Хмельницкий. - 2002. - Т.2. - С.83 - 86.

Обґрунтування та постановка задачі досліджень, розробка математичної моделі й обчислювального алгоритму розрахунку характеристик, формулювання висновків і практичних рекомендацій.

50. Проценко М.Б. Амплитудный метод измерения поляризационных параметров антенн // Труды Всерос. научн. конф. “Физика радиоволн”, 23-28 сент. 2002. - Томск: Изд-во Том. ун-та. - 2002. - С. VIII16 - 19.

51. Лобкова Л.М., Проценко М.Б. Электродинамическая модель взаимного импеданса для проволочных антенных элементов произвольной конфигурации // Мат. всероссийской научно-технической конф. “Излучение и рассеяние электромагнитных волн”, 18-21 июня 2001. - Таганрог, Россия. - 2001. - С. 119 - 121.

Обґрунтування та постановка задачі дослідження, розробка методу розрахунку власних і взаємних опорів випромінювання криволінійних сегментів, обґрунтування й узагальнення результатів.

52. Проценко М.Б., Громоздин В.В. Широкодиапазонная антенна с кардиоидной диаграммой направленности // Мат. всероссийской научно-технической конф. “Излучение и рассеяние электромагнитных волн”, 18-21 июня 2001. - Таганрог, Россия. - С. 122 - 124.

Обґрунтування та постановка задачі досліджень, обробка результатів, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

53. Ivashina M.V., Lobkova L.M., Protsenko M.B., Molchanov V.V. Generalized model of radiation field of elliptical helical antennas // Proc. Conf. on Antenna Theory and Techniques, 9-14 Apr. 2000. - Davos, Switzerland. - 2000. - Vol.1. - P.76.

Обробка результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення, формулювання висновків і практичних рекомендацій.

54. Lobkova L.M., Protsenko M.B., Posniy O.A., Ivashina M.V. Estimation of the Interaction Impedance of the Antenna Array Consisting of Circular Loops // Proc. of III-rd International Conf. “Antenna Theory and Techniques”, 8-11 Sept. 1999. - Sevastopоl, Ukraine. - 1999. - P.335 - 336.

Постановка задачі, розробка математичної моделі, обробка результатів, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

55. Protsenko M.B., Molchanov V.V. Optimization of geometrical and radiation parameters of a hemisphere helical antenna // Proc. of III-rd International Conf. “Antenna Theory and Techniques”, 8-11 Sept.1999. - Sevastopоl, Ukraine. -1999. - P. 344 - 345.

Обґрунтування задачі, обробка результатів досліджень, їх фізична інтерпретація й узагальнення.

56. Protsenko M.B., Tankov I.V. The estimation of the radiation quality of the flat archimedean spiral antennas // Proc. of III-rd International Conf. “Antenna Theory and Techniques”, 8-11 Sept. 1999. - Sevastopil, Ukraine. -1999. - P.346 - 347.

Постановка задачі, розробка математичної моделі, обробка результатів досліджень і їх узагальнення.

57. Ivashina M.V., Lobkova L.M., Prozenko M.B. Mathematical Model and Optimization of Geometrical Parameters for Flat Spiral Antennas of Diverse Configurations // Abstracts of XXVI-th General Assembly URSI (URSI-99), 13-21 Aug. 1999. - Toronto, Canada. -1999. - P. 9.

Формулювання висновків і практичних пропозицій.

58. Lobkova L.M., Prozenko M.B., Ivashina M.V. An engineering model for the input impedance of circular loop antennas // Proc. of the 10-th International Symposium on Antennas (JINA98), 17-19 Nov. 1998. - Nice, France. - 1998. - P.120 - 124.

Обґрунтування та постановка задачі, розробка математичної моделі, обробка результатів досліджень і їх узагальнення.

АНОТАЦІЯ

Проценко М.Б. Аналіз і синтез дротових антен криволінійної форми. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.12.07 Антени та пристрої мікрохвильової техніки. Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2005.

Дисертаційна робота присвячена теоретичному й експериментальному дослідженню закономірностей і особливостей формування поля випромінювання криволінійними дротовими антенами, а саме рамковими та спіральними антенами різної конфігурації, включаючи визначення їх поляризаційних характеристик, вхідного опору; одержання на цій базі нових антен і антенних систем з поліпшеними характеристиками.

У дисертаційній роботі розроблена теорія аналізу і конструктивного синтезу криволінійних дротових антен, їх експериментального дослідження. Розроблено прикладне програмне забезпечення в пакетах MathCAD 7,0 і Borland Delphi для розрахунку, автоматизованого аналізу та моделювання характеристик рамкових і спіральних антен, а також антенних систем на їх основі, з використанням узагальненого методу наведених ЕРС. Одержані аналітичні апроксимуючі співвідношення та складені номограми, що описують взаємозв'язок електродинамічних характеристик антен з їх геометричними параметрами. Виявлено закономірності та особливості формування поля випромінювання розглянутих рамкових та спіральних антен. антена частотний криволінійний поляризаційний

Розроблені, теоретично й експериментально досліджені: еліптичні рамкові випромінювачі та малоелементні решітки, що складаються з них; спіральні випромінювачі та їх модифікації, що дозволяють сформувати поле випромінювання з різними видами поляризації.

Ключові слова: рамкові антени; малоелементні антенні решітки; спіральні антени; зиґзаґоподібні антени; антени з керованою поляризацією випромінювання; обертова поляризація; метод наведених ЕРС; узагальнений метод наведених ЕРС; аналіз і синтез.

АННОТАЦИЯ

Проценко М.Б. Анализ и синтез проволочных антенн криволинейной формы. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.12.07 Антенны и устройства микроволновой техники. Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 2005.

Диссертационная работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию закономерностей и особенностей формирования поля излучения проволочными антеннами криволинейной формы, а именно, рамочными и спиральными антеннами различной конфигурации, включая определение их поляризационных характеристик, входного сопротивления; получение на этой базе новых антенн и антенных систем с улучшенными характеристиками.

В диссертационной работе разработана теория анализа и конструктивного синтеза криволинейных проволочных антенн, их экспериментального исследования. Обоснована применимость метода наводимых ЭДС для расчета и анализа характеристик рамочных излучателей, впервые предложен вариант развития данного метода с использованием итерационной процедуры. Впервые предложен и разработан алгоритм расчета характеристик спиральных антенн на основе уравнения Харрингтона для криволинейных тонкопроволочных излучателей в совокупности с обобщенным методом наводимых ЭДС.

Установлена взаимосвязь поляризационных параметров поля излучения антенн с вращающейся поляризацией при его разложении в линейном и круговом поляризационных базисах, а также с учетом дифракционных параметров радиоканала. Предложены и разработаны методы измерений направленных и поляризационных характеристик антенн с вращающейся поляризацией: на основе амплитудного метода двух антенн с круговой поляризацией (“относительный” метод), с учетом неидеальности вспомогательных антенн, а также их влияния на погрешность вычисления коэффициента эллиптичности поля излучения исследуемых антенн; обобщенный метод 3-х антенн (“абсолютный” метод).

Разработаны новые математические модели поля излучения, входного сопротивления, волнового сопротивления эллиптического рамочного излучателя (ненагруженного и с нагрузкой), малоэлементной антенной решетки из рамочных излучателей. Выявлены потенциальные широкополосные свойства режима осевого излучения для ненагруженных рамок, их изменение в зависимости от геометрических параметров рамки эллиптической формы; наличие широкополосного режима обратного осевого излучения с кардиоидной формой ДН для эллиптических рамок с нагрузкой (P/0,8…1,0); влияние взаимного расположения рамочных излучателей в составе антенной решетки на направленные, поляризационные и входные характеристики антенн. Установлено, что для двухэлементной антенной решетки, состоящей из идентичных рамочных излучателей круглой формы (волновые рамки 2a=), наблюдается расширение полосы частот по входному сопротивлению в 1,52 раза при аксиальном расположении излучателей на расстоянии d_{a опт}=0,64 и в 1,12 раза при компланарном их расположении входными зажимами друг к другу, также на расстоянии d_{k опт}=0,64, где средняя длина волны, благодаря взаимосвязи излучателей.

Предложены новые математические модели спиральных излучателей, размещенных на различных поверхностях, в том числе, на плоскости, в частности: равноугольный однозаходный спиральный излучатель, расположенный на эллиптическом цилиндре (частные случаи однозаходный цилиндрический спиральный излучатель, зигзагообразный излучатель); равношаговый двухзаходный спиральный излучатель, расположенный на полусфере; двухзаходный плоский спиральный излучатель с переменной плотностью намотки; двухзаходный спиральный излучатель, расположенный на эллиптическом конусе (вид намотки спирали равношаговый, равноугольный, с переменной плотностью намотки). Разработана обобщенная математическая модель поля излучения эллиптической спирали, получены аналитические соотношения для инженерного выбора оптимальных геометрических параметров спиральных и зигзагообразных антенн.

Создано прикладное программное обеспечение в пакетах MathCAD 7,0 и Borland Delphi для расчетов, автоматизированного анализа и моделирования характеристик рамочных и спиральных антенн, а также антенных систем на их основе. Решена задача комплексного анализа характеристик спиральных антенн (включая входное сопротивление, угловые зависимости поляризационных параметров поля излучения) в зависимости от их геометрических параметров. Получены аналитические аппроксимирующие зависимости и составлены номограммы, описывающие взаимосвязь электродинамических характеристик спиральных антенн с их геометрическими параметрами. Выявлены закономерности и особенности формирования поля излучения рассмотренных рамочных и спиральных антенн. Разработаны, теоретически и экспериментально исследованы: нагруженный рамочный излучатель; малоэлементные антенные решетки из рамочных излучателей (четырехэлементная антенная решетка из круглых рамок, двухэлементная антенная решетка из эллиптических рамок, восьмиэлементные антенные решетки из нагруженных полурамок эллиптической формы); эллиптическая, полусферическая, плоская и коническая спиральные антенны.

Разработаны, теоретически и экспериментально исследованы оригинальные конструкции: высоконаправленных антенн линейной и круговой поляризации на основе зигзагообразных структур (зигзагообразной антенны с двумя взаимно пересекающимися полотнами и крестообразной антенны из зигзагообразного проводника); ненаправленной антенны с вращающейся поляризацией излучения на основе двухзаходной спирали, расположенной на совмещенных полусферической и цилиндрической поверхностях; антенны с управляемой поляризацией излучения в виде плоской спиральной антенны с двухканальным возбуждением, а также совмещенной цилиндрической спиральной антенны на основе двух встречных заходов, у которой возможность формирования линейно-поляризованного излучения, а также управления плоскостью поляризацией излучения достигается за счет включения и изменения величины реактивного сопротивления нагрузки.

Ключевые слова: рамочные антенны; малоэлементные антенные решетки; спиральные антенны; зигзагообразные антенны; антенны с управляемой поляризацией излучения; вращающаяся поляризация; метод наводимых ЭДС; обобщенный метод наводимых ЭДС; анализ и синтез.

ANNOTATION

Protsenko M. B. The analysis and synthesis of wire antennas with curved shape. Manuscript.

Thesis for the Doctor of Technical Sciences degree by speciality 05.12.07 Antennas and Microwave Components. - The National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2005.

The dissertation is devoted to the theoretical and experimental investigations of creation peculiarities and regularities of radiation field of curved wire antennas with diverse configuration, including the input impedance and polarization characteristics; to the creation of high performance antennas and antenna systems on the basis of new development work.

The theory of analysis and constructive synthesis of loop and spiral antennas and experimental investigation methods are developed in the dissertation. The application software was created with program packages MathCAD 7,0 and Borland Delphi for the calculation, automated analysis and modeling of characteristics of loop and spiral antennas, and antennas systems based on them, with help of generalized induced EMF method. The analytical approximated dependencies and the nomographs describing the correlation between the antenna's electrodynamic characteristics and geometrical parameters were made. The peculiarities and regularities of radiation field creation for the analyzed loop and spiral antennas were discovered.

They are developed and theoretically and experimentally investigated: loop radiators and their few element arrays; helical and spiral radiators and their modifications, allowing to form the radiation field with diverse polarization types.

Key words: loop antennas; few quantity elements antenna arrays; helical and spiral antennas; zigzag antennas; antennas with controlled radiation polarization; rotating polarization; induced EMF method; generalized induced EMF method; analysis and synthesis.

Размещено на Allbest.ru