SCI Библиотека

В настоящей работе предложен новый класс глиссадных антенных решеток. Определены требования к амплитудно-фазовому распределению токов вдоль антенной решетки глиссадного радиомаяка, при котором угол глиссады не зависит от отражающих свойств подстилающей поверхности и уровня снежного покрова на ней. Предложна процедура построения антенной решетки из двух подрешеток, одна из которых излучает так называемый сигнал «несущая плюс боковые частоты», а вторая - сигнал «боковые частоты». Частным случаем найденной антенной решетки служит эквидистантная антенная решетка, в которой могут быть частично совмещены излучающие элементы подрешетки сигнала «несущая плюс боковые частоты» и подрешетки сигнала «боковые частоты». Экспериментальные исследования выполнены с 4-элементной эквидистантной антенной решеткой в составе глиссадного радиомаяка. Измерения глиссады воздушным судном-лабораторией в течение двух лет подтвердили стабильность положения глиссады при изменении высоты снежного покрова при использовании предложенной антенной решетки. Летные испытания образца системы посадки с представленным глиссадным радиомаяком показали, что система обеспечивает параметры по 3-й категории, т. е. при нулевой видимости при заходе самолета на посадку и при посадке.

Рассмотрены вопросы выбора параметров многослойной сферической линзы Люнеберга (ЛЛ) при ее реализации посредством аддитивных технологий. Проанализировано влияние электрических размеров и способа аппроксимации ЛЛ на ее электродинамические характеристики. Приведены зависимости затрат вычислительных ресурсов при анализе многослойных сферических структур такого типа. Предложены параметры слоев, обеспечивающие достижение оптимальных характеристик ЛЛ при меньшем числе разбиения тела линзы на слои. Описан порядок действий, необходимый для реализации ЛЛ методом 3D-печати. Предложена конструкция слоев многослойной линзы в виде многогранника Голдберга. Данные экспериментальных исследований подтвердили результаты расчетов и моделирования.

Актуальность. Весьма низкая мощность полезных информационных сигналов глобальных спутниковых навигационных систем вблизи поверхности Земли вместе с происходящим в последние годы заметным увеличением количества доступных и эффективных портативных средств постановки заградительных широкополосных энергетических помех делают задачу повышения помехоустойчивости радионавигационных спутниковых устройств особенно актуальной как с практической, так и с исследовательской точек зрения.

В этой связи целью данного исследования явилось повышение помехоустойчивости глобальных спутниковых навигационных систем посредством обработки входных сигналов соответствующей принимающей аппаратуры специальными пространственными фильтрами. Для достижения цели работы была решена научная задача по исследованию увеличения помехоустойчивости радионавигационной аппаратуры с использованием в ней пространственной обработки входных сигналов в частотной области. Используемые методы. В ходе исследования были рассмотрены различные алгоритмы пространственной обработки сигналов, среди которых были как функционирующие в условиях отсутствия какой-либо информации о внешней относительно принимающей радионавигационной системы помеховой обстановке, так и задействующие сведения о количестве и относительном расположении источников помех. Дополнительно были исследованы различные методы нахождения числа источников помех и угловых направлений на них, а также современные алгоритмы оптимизации целевых функций, используемых для определения местоположения источников сигналов.

Научная новизна работы заключается в применении при решении поставленной задачи новых алгоритмов, реализующих отдельные этапы сигнальной обработки и обеспечивающих получение алгоритмами фильтрации информации, необходимой для их работы, а также в комбинировании известных методов с новыми подходами к их воплощению.

Результаты. В ходе решения научной задачи было проведено сравнение характеристик качества работы всех рассмотренных алгоритмов, выполненное с применением метода компьютерного моделирования, при котором использовались записи реальных спутниковых навигационных сигналов с добавлением разного количества источников некоррелированных энергетических помех. В результате моделирования были получены значения показателей качества работы всех исследуемых алгоритмов и проведен их сравнительный анализ, по итогам которого выделены методы с наилучшими характеристиками. Значимость результатов работы состоит в возможности использовать рассмотренные алгоритмы при разработке реальных устройств помехозащищенной спутниковой навигации.

Обоснование. Необходимость разработки и постоянного совершенствования терминалов высокоскоростной спутниковой связи мобильного и бортового базирования, а также аппаратуры спутниковой связи с высокой скрытностью функционирования, излучающей сверхширокополосные сигналы, спектральная плотность мощности которых, измеряемая на входе приемных устройств комплексов радиоконтроля, должна быть существенно ниже спектральной плотности мощности шумов, обусловлены следующими обстоятельствами: обеспечением надежной и высококачественной связи военных и гражданских пользователей; развитием отечественной элементной и технологической базы, импортозамещением; потребностью служб спасения в малогабаритных системах передачи и приема информации; необходимостью развития спутниковых систем управления аппаратурой военного и гражданского назначения; развитием программы точного земледелия. В качестве одного из таких примеров может служить антенная решетка из волноводных элементов с диэлектрическими фазирующими секциями.

Цель. Рассмотрена модель антенного элемента, также приведены его основные характеристики. Разработана модель линейной антенной решетки, состоящей из 32 волноводных элементов с фазирующими секциями. Рассмотрена линейная и плоская антенные решетки, построенные на основе синфазного и равноамплитудного делителя мощности 1:32 и антенных элементов. Также построена модель плоской антенной решетки, составленной из 16 линейных антенных решеток, и приведены ее основные характеристики.

Методы. Модель антенного элемента построена на основе круглого волновода с внутренним диаметром 18 мм и диэлектрической пластиной, плоскость которой ориентирована под углом 45° к силовым линиям вектора напряженности электрического поля. Линейная антенная решетка запитана с помощью равноамплитудного и синфазного делителя мощности, а линейная и плоская антенные решетки построены на основе квадратных волноводов с внутренними размерами 14 × 14 мм2 со скошенными внутренними углами.

Результаты. Показано, что коэффициент усиления на частоте 10,95 ГГц - 32,5 дБ (по нормали) и 31,2 дБ - при отклонении луча на ±37,5° в угло-местной плоскости; коэффициент усиления на частоте 11,7 ГГц - 33,8 дБ (по нормали) и 32,5 дБ - при отклонении луча на ±37,5° в угло-местной плоскости. При максимальном отклонении главного лепестка от нормали уровень боковых лепестков в вертикальной повышается до уровня -11,4 дБ, что незначительно превышает УБЛ при синфазном и равноамплитудном распределении поля в апертуре ФАР (-13,2 дБ).

Заключение. В рассмотренной конструкции ФАР позиционирование главного лепестка диаграммы направленности в азимутальной плоскости осуществляется путем механического вращения антенной системы. Отказ от двухкоординатного электронного сканирования выбран, исходя из соображений снижения фазовращателей (или высокочастотных коммутаторов) и уменьшения себестоимости ФАР.

Обоснование. В настоящее время в связи с проведением специальной военной операции очень актуальным является вопрос наличия недорогих мобильных терминалов высокоскоростной спутниковой связи отечественного производства, а также в связи с большой протяженностью территорий нашей страны существует ряд областей, где сотовая связь отсутствует, например тайга, Арктика, территория Северного Ледовитого океана и т. д. Поэтому единственная возможная связь на этих территориях - это спутниковая связь.

Цель. Разработка линейной эквидистантной антенной решетки с равноамплитудным и синфазным возбуждением для мобильного терминала спутниковой связи.

Методы. Антенная решетка проектировалась из открытых концов волноводов сечением 19 × 11 мм с воздушным заполнением. Соседние пары излучающих волноводов запитывались с помощью Е-плоскостного делителя: волновод разделен пополам по высоте тонкой металлической диафрагмой, отражения волн от которой незначительны; далее, в каждой половине делителя мощности реализованы разнесенные по высоте повороты направо и налево и плавные переходы в Е-плоскости - расширение от 5,25 мм до 11 мм.

Результаты. Разработана антенная решетка с периодом 19,5 мм. Габаритные размеры: ширина раскрыва - 624 мм, высота - 12 мм, глубина - 118 мм. Особенностью конструкции антенной решетки является использование плавных несимметричных переходов в Е-плоскости по экспоненциальному закону; в раскрыве ФАР чередуются с периодом, равным 4 значениям ширины волноводов с учетом ширины их узких стенок, волноводные несимметричные рупоры, расширяющиеся в верхнем (2 соседних излучателя) и нижнем (следующие 2 излучателя) направлениях.

Заключение. Достоинством использования подхода к построению линейных антенных решеток, питаемых с помощью многоканальных делителей мощности, является возможность минимизации глубины антенной системы. Основными недостатками - конструктивная и технологическая сложность делителей мощности и существенные потери мощности при большом числе каналов. Возможные технологии изготовления разработанной ФАР: 1. Штамповка из полистирола внутренней части делителя мощности и излучателей. Далее - полировка, напыление меди и гальваническое покрытие слоем меди. 2. Печать на 3D-принтере из полистирола, полировка, напыление меди и гальваническое покрытие меди. 3. Изготовление делителя мощности с использованием SIW-технологии на базе стандартных СВЧ-ламинатов. Использование металлизированных сквозных отверстий для согласования делителей мощности. Антенные элементы и коаксиально-волноводные переходы изготавливаются путем штамповки из полистирола, или печати на 3D-принтере из полистирола, далее - полировка, напыление слоя меди и гальваническое покрытие слоем меди. 4. Штамповка из металла делителя мощности, излучателей и коаксиально-волноводных переходов (2 детали). Диэлектрический вкладыш может печататься на 3D-принтере из полистирола.

В работе описан новый метод определения изменения содержания традиционных газов в атмосфере, основанный на применении микроволнового канала связи для проведения фазометрических измерений с учетом метеорологических условий. На основе предложенного метода разработана структурная схема устройства и рассмотрены теоретические возможности его работы. Приведены экспериментальные исследования метеорологических характеристик среды на протяжении фазы микроволнового сигнала.

От шумных городских центров до отдаленных горных вершин нас сопровождают электромагнитные сигналы. Эти несущие информацию волны заставляют большую часть нашего современного мира двигаться и функционировать должным образом. Но они также являются разрушительными. Огромное количество сигналов создает проблему радиопомех. Данная проблема решается радиочастотным и электромагнитным экранированием. Радиочастотное экранирование включает в себя экранирование устройства от сигналов, которые находятся в диапазоне частот, используемых для радиопередачи. Экранирование от электромагнитных помех включает в себя экранирование от более высоких частот, которые используются для приложений, выходящих далеко за рамки радиопередачи. Оба типа сигналов могут мешать работе электронных устройств, и многие устройства должны быть защищены от обоих. Материала и покрытия, которые используются для экранирования, сильно различаются по своим свойствам, экранирующей способности и цене. В работе рассмотрен программный комплекс, который позволяет по необходимым критериям выбрать соответствующее радиопоглощающее покрытие (РПП).

Исследовано влияние заливочных компаундов на параметры антенны радиомаяка СВЧ-диапазона. (Исследования выполнены в программе Ansys HFSS.) Построены графики активной и реактивной составляющих входного сопротивления антенны при заливке разными компаундами. Проведён анализ коэффициента стоячей волны системы при заливке разными компаундами. Получена сравнительная таблица рабочих частот антенны при использовании компаундов с различной диэлектрической проницаемостью.