Анализ и синтез импедансных поверхностей с заданными характеристиками излучения и рассеяния

Юханов, Александр Юрьевич

Анализ и синтез импедансных поверхностей с заданными характеристиками излучения и рассеяния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Юханов, Александр Юрьевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Ростов-на-Дону МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Анализ и синтез импедансных поверхностей с заданными характеристиками излучения и рассеяния»

Автореферат диссертации на тему "Анализ и синтез импедансных поверхностей с заданными характеристиками излучения и рассеяния"

На правах рукописи

Юханов Александр Юрьевич

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ИМПЕДАНСНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ С ЗАДАННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ИЗЛУЧЕНИЯ И РАССЕЯНИЯ

01.04.03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ростов-на-Дону 2006

Работа выполнена на кафедре прикладной электродинамики и компьютерного моделирования Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет» (РГУ).

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор

Синявский Геннадий Петрович, доктор технических наук, профессор Шевченко Валерий Николаевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Габриэльян Дмитрий Давидович, кандидат физико-математических наук, доцент Мануйлов Михаил Борисович Ведущая организация: ТАНТК им. Г.М.Бериева, г.Таганрог.

Защита состоится « » (ЦокДлХА 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.10 в Ростовском государственном университете (344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге 5, РГУ, физический факультет, ауд. 247).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке РГУ по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская 148.

Автореферат разослан «16» 0ихх|5сь 2006

г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.10 доктор физико-математических наук, профессор

Г.Ф. Заргано

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность. Развитие современных систем радиолокации, радионавигации и связи предъявляет все более и более жесткие требования к антенно-фидерным устройствам. Антенные системы (АС) определяют основные характеристики радиоэлектронных комплексов (РЭК). Решаемые АС задачи при жестких ограничениях на размеры и вес все более усложняются. Разработка и проектирование этих устройств представляют собой трудную задачу, как в теоретическом, так и в экспериментальном планах. Оптимизация антенно-фидерных устройств и более полное использование их потенциальных возможностей обеспечат новый шаг на пути развития радиоэлектроники.

Значительное влияние на развитие антенной техники оказало создание технологии снижения заметности воздушных целей, выполняемой по программе «Стеле» для летательных аппаратов (В-2, истребители ATF и F-117A) и продолженной практически на все новые объекты как воздушной, так и наземной и надводной военной техники. Это привело к новому витку интенсивного развития высокоэффективных PJIC, в том числе новейших PJIC дальнего обнаружение типа AWACS. Что в свою очередь приводит к необходимости дальнейшего совершенствования средств

противорадиолокационной маскировки объектов всех типов. Так, в странах НАТО продолжаются интенсивные работы по комплексной программе "Стеле" с целью дальнейшего снижения вероятности обнаружения самолетов и ракет средствами ПВО и ПРО и обеспечения эффективного использования комплексов РЭП для противоракетной защиты кораблей ВМС. Создаются вей новые конструкции с ещё более совершенными характеристиками "скрытности" или "малозаметности".

Практика показывает, что бортовые антенные устройства (АУ) особенно на «Стелс»-объектах оказываются основными источниками высокой ЭПР в широком секторе углов и полосе частот. По имеющимся данным, вклад антрнн'В"'*?, суммарную ЭПР объектов ВВТ может составлять до 90 %. Согласно оцф^ам руководства фирмы Lockheed, на современном этапе развития техноло>£ф?"^| "Стеле" проблема создания антенных устройств и элементов конструк" объектов с уменьшенной PJI3 является актуальной. I ® к j| ]

Требование одновременного обеспечения остронаправленной ДН и в Л \

радиолокационной заметности противоречиво. В соответствии с теорий^ ° антенна способна принимать (излучать) энергию электромагнитного поля лщ£ь в том случае, если не менее половины этой энергии она рассеивает. Та^йм образом, остронаправленная антенна уже по определению является источником высокой ЭПР. Требования сохранения рабочих характеристик антенны на основной частоте и минимизации ее радиолокационной заметности противоречат друг другу. В общем случае для разрешения этих противоречий конструкцию антенн приходится оптимизировать по комплексному критерию.

Для снижения ЭПР антенн нельзя применять традиционные радиопоглощающие материалы и покрытия, широко используемые для снижения ЭПР элементов конструкции несущего объекта. Снижение таким способом ЭПР АУ непременно приведёт к ухудшению основных параметров антенны (коэффициента усиления, КНД и т.д.), что в большинстве случаев

недопустимо. В связи с этим необходима разработка новых (специальных) электродинамических структур, способных обеспечить поверхности заданной формы требуемые характеристики излучения и рассеяния без внесения тепловых потерь, — путем частотной, поляризационной и пространственной селекции отраженного электромагнитного поля с наложением ряда конструкционных ограничений, связанных с особенностью типа носителя.

Одним из эффективных способов управления процессом излучения и рассеяния электромагнитных волн поверхностями практически любой формы, столь необходимое при создании малоотражающих конструкций (в том числе управляемых ("smart skins", smart-покрытий)) и антенн, является использование широкого класса электродинамических структур, электрофизические свойства которых поддаются описанию с помощью импедансных граничных условий.

Актуальной является и задача проектирования многолучевых антенн (MJIA). Многолучевые антенны обеспечивают увеличение мощности излучения и дальность работы беспроводной сети связи, и потому имеют важное значение при разработке технологии создания нового поколения широкополосных телекоммуникационных средств комплектации беспроводных сетей передачи телеметрических данных, голоса и видеоинформации. Наиболее распространенными в настоящее время являются МЛА на основе антенных решеток (АР) и параболических антенн с несимметричным главным зеркалом -гибридные зеркальные антенны (ГЗА), а также МЛА на основе сферического зеркала с системой облучателей. Импедансный подход позволит создавать МЛА с рефлектором произвольной конфигурации (конформные) и произвольным (но заданным) расположением облучателей, делая антенные системы компактными, что особенно важно для бортовых РЭК подвижных объектов.

В конечном счете, при импедансном подходе, задачи проектирования элементов конструкции объектов и бортовых антенн, в том числе и компактных МЛА, связаны с необходимостью постановки и решения обратных задач электродинамики или задач синтеза импедансных структур заданной формы по требуемым характеристикам излучения и рассеяния, делая их на современном этапе весьма актуальными. Особо следует подчеркнуть актуальность создания управляемых электродинамических структур, что, в свою очередь, требует постановки и решения нестационарных задач синтеза импедансных покрытий.

Объекты и бортовые антенны в реальных условиях находятся в непосредственной близости от других тел, в том числе у земной или морской поверхности. Их характеристики в этом случае за счет возможных переотражений могут существенно отличаться от характеристик в свободном пространстве. Поэтому большой интерес представляют и задачи анализа характеристик излучения и рассеяния объектов и антенн, расположенных над неоднородной импедансной поверхностью.

Целью диссертационной работы является разработка новых и развитие существующих методов синтеза импедансных структур с заданными характеристиками излучения и рассеяния и анализ характеристик устройств на их основе.

Для этого предполагается решить следующие основные задачи:

• анализ и синтез импедансных структур, преобразующих цилиндрический фронт падающей волны в плоский, обеспечивая заданные характеристики излучения и рассеяния на согласованной и кроссовой поляризациях;

• синтез импедансных (квазистационарных) структур, переотражающих падающие волны в заданном направлении с одновременным изменением частоты отраженного электромагнитного поля;

• синтез многолучевых антенн с импедансным рефлектором произвольной формы с заданным распределением облучателей;

• анализ характеристик излучения и рассеяния объектов и антенн, расположенных вблизи подстилающей импедансной поверхности.

Научная новизна диссертационной работы определяется поставленными задачами, предложенными методами их решения и впервые полученными результатами:

• решены двумерные задачи синтеза как изотропной, так и анизотропной неоднородных импедансных плоскостей, возбужденных нитью синфазного тока, расположенной параллельно плоскости на конечном расстоянии от неё. Решена задача синтеза для случая, когда источник первичного поля расположен непосредственно на импедансной плоскости. Закон распределения тензора импеданса в виде частой решетки ортогональных полос получен в явном виде. Сформулированы ограничения на класс реализуемых диаграмм рассеяния с помощью пассивного анизотропного импеданса и реактанса;

• впервые поставлена и решена задача об излучении электромагнитного поля решетки из двух антенн в виде плоскопараллельных волноводов, имеющих общий плоский неоднородный анизотропный импедансный фланец. Исследовано влияние закона распределения реактанса на КСВ и направленные свойства одиночных антенн и волноводных антенн в составе двухэлементной решетки;

• предложен эффективный метод синтеза многолучевых импедансных зеркальных антенн с рефлектором произвольной формы, в явном виде получен закон распределения реактанса, обеспечивающего при заданном расположении облучателей требуемую многолучевую ДН;

• предложены эффективные алгоритмы анализа характеристик излучения и рассеяния двумерных моделей объектов произвольной формы и зеркальных антенн над неоднородной импедансной плоскостью.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Метод решения двумерных задач синтеза изотропной и анизотропной неоднородных импедансных плоскостей, возбужденных нитью синфазного тока, расположенной параллельно плоскости на конечном расстоянии от неё. Полученные в явном виде законы распределения тензора импеданса.

2. Результаты решения двумерной задачи синтеза изотропной квазистационарной импедансной плоскости с медленно меняющимися во времени электродинамическими параметрами.

3. Результаты решения задачи об излучении электромагнитного поля решетки из двух антенн в виде плоскопараллельных волноводов, имеющих общий плоский неоднородный анизотропный импедансный фланец.

4. Результаты анализа характеристик излучения антенн с изотропным и анизотропным импедансным фланцем, влияние закона распределения реактанса на КСВ и направленные свойства одиночных антенн и волноводных антенн в составе двухэлементной решетки.

5. Метод синтеза многолучевых импедансных зеркальных антенн с рефлектором произвольной формы, полученные в явном виде законы распределения реактанса, обеспечивающего при заданном расположении облучателей требуемую многолучевую ДН.

6. Алгоритмы анализа характеристик излучения и рассеяния двумерных моделей объектов произвольной формы и зеркальных антенн над неоднородной импедансной плоскостью. Результаты численных экспериментов.

Практическая значимость работы. Предложенные в диссертации методы синтеза импедансных структур, разработанные алгоритмы и программы, полученные в явном виде законы распределения импеданса и реактанса позволяют: разрабатывать конформные бортовые антенные системы с требуемыми характеристиками излучения и рассеяния; создавать устройства, обеспечивающие улучшение электромагнитной совместимости антенн; разрабатывать многолучевые импедансные зеркальные антенные устройства с рефлектором произвольной формы с заданным распределением облучателей. Решенные задачи синтеза квазистационарных импедансных поверхностей по заданным диаграмме и частоте рассеяния позволяют проектировать управляемые электродинамические структуры, имитирующих ложное движение цели, и проектировать на их основе постановщики помех по каналу Доплера. Предложенные алгоритмы решения задач анализа характеристик излучения и рассеяния объектов и антенн, расположенных над неоднородной импедансной плоскостью, позволяют прогнозировать возможные искажения радиолокационных характеристик низколетящих или наземных объектов, а также бортовых антенн и учесть их на этапе проектирования АУ и средств противорадиолокационной маскировки. Результаты получены в процессе выполнения госбюджетных и хоздоговорных НИР, что подтверждено соответствующими документами.

Достоверность полученных в работе результатов контролировалась путем проверки внутренней сходимости решений, совпадением асимптотических

оценок полученных расчетных соотношений с известными, обоснована тестированием отдельных результатов и подтверждена их совпадениями с данными других авторов.

Апробация диссертационной работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• III Всероссийская НК конференция студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 1997г.);

• "Third International Conference on Antenna Theory and Techniques" (8-11 September 1999. Sevastopol, Ukraine);

• V Всероссийская НК конференция студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2000г.);

• International Conference on "Mathematical Methods in Electromagnetic Theory-MMET 2000" Conference Proceedings, (Kharkov, Ukraine, September, 1215, 2000);

• XX Всероссийская конференция по распространению радиоволн (г. Нижний Новгород, 2-4 июля 2002г.);

• Всероссийская конференция «Излучение и рассеяние ЭМВ—ИРЭМВ-1999» (сентябрь 22-25, 1999. Таганрог, Россия);

• Международная конференция «Излучение и рассеяние ЭМВ—ИРЭМВ-2003». (Таганрог, Россия, июнь 16-20, 2003г.);

• Международная конференция «Динамика процессов в природе, обществе и технике: информационные аспекты» (Таганрог-2003, Россия);

• "Third International Conference on Antenna Theory and Techniques" (24-27 May 2005. Kiev, Ukraine);

• Международная конференция «Излучение и рассеяние ЭМВ — ИРЭМВ-2005» (Таганрог, Россия, июнь 20-25,2005г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 16 работ, в том числе 5 статей в центральных журналах и сборниках научных трудов и 11 статей и тезисов докладов в трудах Всероссийских и Международных научных конференций.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов и заключения. Она содержит 202 страницы машинописного текста, 105 рисунков и список использованных источников, включающий 107 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и определены методы исследований, показана практическая значимость и научная новизна полученных результатов, сформулированы основные положения и выводы, выносимые на защиту, а также представлено краткое содержание работы.

В первом разделе проведен обзор и краткий анализ основных методов решения задач синтеза импедансных поверхностей. Отмечены основные достоинства и недостатки существующих методов решения. Проведенный обзор показал, что в известных на данный момент публикациях отсутствуют решения задач синтеза импедансных структур, возбужденных источниками, расположенными в непосредственной близости от структуры, в аналитически замкнутой форме. Намечены направления дальнейших исследований.

Второй раздел приведен решению ряда двумерных задач синтеза изотропных и анизотропных граничных условий, обеспечивающих заданные характеристики рассеяния импедансной плоскости, возбужденной точечным источником (или системой источников) электромагнитного поля (синфазной нитью тока).

Общая постановка задачи для данного раздела формулируется следующим образом. Пусть в безграничном изотропном линейном пространстве V в объеме

V над плоскостью 5 задан закон распределения сторонних электрического Лэст и (или) магнитного 3 м" токов (рис.1), создающих первичную электромагнитную волну с векторами напряженности Е1, Н' и частотой со . На плоскости 5 (у=0) выполняются импедансные граничные условия Леонтовича (в общем случае, квазистационарные ¿(0)

[п, Е] = -2[п [п, Н]].

Необходимо найти компоненты тензора 7. пассивного импеданса, обеспечивающего заданный режим отражения волны от плоскости у=0 (вектора напряженностей Е% Н', преобразование фронта падающей волны в требуемый фронт отраженной волны, поляризацию отраженной волны, диаграмму рассеяния на обеих поляризациях и, в случае нестационарного процесса, частоту отраженной волны).

В подразделе 2.2 решена двумерная задача синтеза изотропной импедансной плоскости, возбужденной нитью синфазного тока, расположенной параллельно плоскости на конечном расстоянии от неё. Рассмотрено два варианта представления отраженной волны: в виде распространяющейся в заданном направлении плоской волны и в виде суперпозиции требуемой и зеркально отраженной волны. Найдены выражения для искомого импеданса, обеспечивающего преобразование цилиндрического фронта падающей волны в плоскую отраженную в заданном направлении волну:

Рис.1 Постановка задачи

(1 - Я 5) cos у [Г + + [sin П + sin Г,с^0£У]я1 e*

zw=--—&-i_

1 + Я, + He'x

где H - амплитуда плоской волны распространяющейся в заданном

H^2\kR )

направлении, Hs - амплитуда зеркально отраженной волны, Т(х) = i—7—-—,

Щх) = \ + Т(х) и z(x) = k(Rl(x)-xcos<p0)~y/4.

Определен класс реализуемых диаграмм рассеяния с помощью пассивного импеданса и реактансной структуры Re{Z(x)} = 0. Получены ограничения на возможный характер поведения заданных функций Н(х) и Hs(x) отраженного поля вдоль импедансной поверхности S.

Рассмотрен случай расположения источника непосредственно на импедансной плоскости, важный как для обеспечения заданных направленных свойств щелевых антенн, так и для обеспечения их электромагнитной совместимости. Выражение для импеданса в этом случае имеет вид:

= [sin <р0 + sin r,ctg(p0U(x)]H(x)elx(x) 1 + H(x)e'zM

Проведены численные исследования синтезированных структур, результаты которых показали высокую точность полученных расчетных соотношений для импеданса. Даны оценки погрешностей, возникших при реализации реакгансных структур.

В подразделе 2.3 впервые решена задача синтеза неоднородной анизотропной импедансной плоскости, преобразующей поле первичного источника, расположенного на любом конечном расстоянии над плоскостью, в плоскую волну, переотраженную в требуемом направлении на кроссполяризации. Закон распределения тензора импеданса в виде частой решетки ортогональных (рис.2) полос получен в явном виде. Сформулированы ограничения на класс реализуемых диаграмм рассеяния с помощью пассивного анизотропного импеданса и реактанса.

Показано, что если источник расположен на * конечном расстоянии от анизотропной структуры (на

структуру падает неплоская волна), то преобразование поля падающей волны в плоскую распространяющуюся в заданном направлении волну на кроссполяризации с помощью чисто реактансной 1 структуры возможно только при переменной (вдоль

Рис 2 Решетка ортого- структуры) ориентации полос. При постоянной нальных импедансных ориентации реактансных полос, помимо требуемого луча, возникает зеркальное отражение, интенсивность которого зависит от геометрии задачи (высоты подвеса источника) и заданного направления переотражения волны.

Следует отметить, что найденные соотношения для анизотропного

f /t ,v

Z^sNCS

.» a i

импеданса были получены в результате ряда допущений и являются приближенными. Их дальнейшее использование возможно как в качестве самостоятельного (законченного) решения, так и в качестве начального приближения при дальнейшей оптимизации закона распределения импеданса (или реактанса) одним из методов нелинейного программирования.

Полученные в данном подразделе результаты были использованы в дальнейшем в разделе 3 при анализе характеристик излучения волноводных антенн с анизотропным фланцем.

В подразделе 2.4 впервые решена двумерная задача синтеза изотропной квазистационарной импедансной плоскости с медленно меняющиеся во времени электродинамическими параметрами, позволяющей осуществить сдвиг частоты отраженной волны. В явном виде найден закон распределения поверхностного импеданса:

А а к-,х X(x,t) = -са&уМ— t —

—-COS (pt + COS (р0

т2

Выражений для коэффициента отражения в общем случае имеет следующий вид:

р _ focosу, — cosys)cosуs -Zjcosy, +cos/s) (cos y, + cos ys Xcos ys + z) Если углы падения и отражения отличаются незначительно, то выражение для коэффициента отражения описывается выражением:

г cos ys-Z cos ys +Z

Получены выражения для диаграмм рассеяния фрагмента плоскости LxL на частоте падающей волны со,

siní (cos <р + cos <р,)j

Fl (<p) = ikx ¿(sin <p - sin (pQ )—--- и на требуемой частоте

cos (р+cos <pt

—(cos (p — COS <Pq )

sin

отраженной волны F2 (<p) = ik2L(s'm cp+sin <p,)—

eos (p - eos cpQ

В результате проведенных исследований было показано, что даже однородный вдоль поверхности импеданс, переменный во времени, меняет не только частоту отраженного сигнал?, но и направление его отражения.

Проведены численные исследования, результаты которых показали, что при углах отражения, близких к зеркальному, поле с начальной частотой значительно меньше поля, сдвинутого по частоте, и является результатом вклада дальних боковых лепестков рассеянного поля (рис. 3,а). С уменьшением угла отражения происходит рост зеркально отраженного поля, которое становится соизмеримым со сдвинутым по частоте при углах отражения, близких к скользящим. При этом в зеркальном направлении появляется дополнительный максимум с частотой падающего поля (рис. 3,6). В районе боковых лепестков

обеих диаграмм направленности проявляется эффект биений с разностной частотой.

а) б)

Рис.3 Диаграммы направленности Показано, что рассеянное синтезируемым квазистационарным импедансным рефлектором поле представляет собой суперпозицию двух сферических электромагнитных волн с частотами сох и со2. При этом диаграмма рассеяния сдвинутого по частоте поля не зависит от угла падения (используемого при синтезе импеданса), а определяется только заданным углом <р0 отражения и электрическими размерами рефлектора.

Синтезированный линейный закон изменения импеданса во времени сам по себе не прост для реализации, к тому же он ещё и периодический, т.е. Ф(/) = Qi

через период Г = 2я7П должен скачком (в 2л) возвращаться в исходное состояние, что практически выполнить не возможно. Поэтому проведены расчеты характеристик рассеяния квазистационарной плоскости с аппроксимацией линейного закона изменения аргумента коэффициента отражения (argР) во времени ступенчатой функцией (А/ - ступенек) и проанализировано происходящее при этом изменение частотного спектра отраженного сигнала. При М>62, что соответствует практически линейному закону изменения argP, в отраженном поле возникнет только одна спектральная составляющая (рис. 4).

1 I ' I ю ■

I 8

05 '

Р(1>|

■гуЛОу О, . ' ' I

Рис 4 Коэффициент отражения квазистационарной импедансной плоскости Случай М=2 (см. рис. 5) соответствует так называемой л-манипуляции, для которой характерен симметричный спектр отраженного сигнала, содержащий составляющие щ ± Пот (т = 1,2,...) (рис. 5).

Р(П

аг|{( Г'( 11) п

02 04

1 ■

И Т л > 4 3 2 10 123456 Ощ

Рис 5. Коэффициент отражения квазистационарной импедансной плоскости Во всех остальных случаях спектр отраженного сигнала имеет составляющие с частотами ©¡+(11 тМ)П у * у

( т = 0,1,2,... ), расстояние между которыми по оси частот равно ОМ, т.е. чем больше М, тем больше это расстояние и тем быстрее убывают их амплитуды.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке постановщиков помех РЛС по каналу Доплера.

а а ъ

« к 4 » * *

V, 1Г. V,

В!] "V . н\

- -

Рис 6 Постановка задачи

В разделе 3 на примере двух антенн в виде плоскопараллельных волноводов, расположенных на общей плоскости (с общим фланцем), рассмотрено влияния синтезированных в разделе 2 импедансных структур на их характеристики излучения (диаграммы направленности, уровень боковых лепестков (УБЛ), коэффициенты стоячей волны (КСВ) и, наконец, на коэффициент связи). Для этого впервые поставлена и решена задача об излучении электромагнитного поля решетки из двух антенн в виде гаюскопараллельных волноводов, имеющих общий плоский неоднородный анизотропный импедансный фланец в следующий постановке. В декартовой системе координат, на плоскости у - 0,

на расстоянии с! друг от друга расположены две антенны в виде открытых концов плоскопараллельных волноводов (рис. 6) с размерами раскрывов а (антенна с апертурой \ ) и Ъ (антенна с апертурой А2).

На фрагменте х е [-/,, /2 ] плоскости у = 0 выполняются импедансные граничные условия Леонтовича. В общем случае предполагается, что импедансная структура является анизотропной. Пусть антенна А1 является передающей, а антенна Аг может работать как в режиме излучения, так и в режиме приема. Такая постановка позволяет рассмотреть не только диаграммы направленности антенн в режиме излучения, но и коэффициент связи между

ними. Волновод А1 возбуждается волной основного типа Е0 (Е',Н'):

Е' = -1 ж Т¥Н0е~>ку; Н1 =1, Н0е~,ку ;(у< 0). В работе ищутся вектора напряженностей электромагнитного поля в верхнем полупространстве и в волноводах, диаграммы направленности антенн и коэффициент развязки между

ними.

Задача сведена к решению системы интегральных уравнений Фредгольма относительно касательных составляющих векторов напряженностей электрического и магнитного полей Ех и Их на фланцах и в раскрывах антенн А1 и А2 ■ Для решения применен метод Крылова-Боголюбова.

В точках х = 0, а и х = а + с1,а+с1 + Ь боковые стенки волноводов Ух, У2 и фланцы, сходясь под прямыми углами, образуют ребра. Из-за наличия этих ребер с бесконечной кривизной, поверхностная плотность электрического заряда на них обращается в бесконечность. В результате вектор Е в этих точках имеет особенность вида Ех => р~хп , где р — расстояние от ребра. Чтобы учесть её в решении системы искомая величина Ех{х) на интервалах [о,а] и [а + <1,а-1г(1 + Ь] представлялась в виде:

£,(*') _ Х(х')

* ~{{а-ЛУГ

где а = 1/3.

Получены расчетные соотношения для ДН на согласованной и кроссовой поляризациях:

¿2 00

и для коэффициента отражения и коэффициента стоячей волны (КСВ) в тракте излучающей антенны:

Р = 1 + —— \ЕхАх'\Ьс'-,КСВ = -Ц-}. 1УНпа J ^ 1-И

1+п

•-"И

Коэффициенты связи между антеннами Ах и А2 на согласной и кроссовой поляризациях имеют вид:

ь щр

р ' пер а Н0

Ж2аЬ

\ех{х)СЬ'

К±= 2

к2аЬ

Jяx (х')зт ухх'ск'

Проведен анализ характеристик излучения антенн с изотропным импедансным фланцем. Исследовано влияние закона распределения реактанса на КСВ и направленные свойства одиночных антенн и волноводных антенн в составе двухэлементной решетки.

Синтезированный импеданс, обеспечивая увеличение КУ антенны, приводит к некоторому (зачастую незначительному, меньше 4%) росту КСВ в тракте. На рис. 7,а приведено семейство ДН антенн с апертурой а = 0.32Я для различных

размеров импедансных участков фланцев Ь = 0 (кривая 1), 1Л....5Л (кривые 2-5).

----КСВ

о?

[

чГ УV3 1 1. 1, \

«О 90 120 150 180 «грай

1.75

б)

Рис 7 Зависимость направленных свойств от размера импедансного участка фланца

Установлено, что с ростом раскрыва антенны влияние импедансного фланца на её направленные свойства уменьшается (рис. 8,а,б). Так, на рис. 8,а приведены ДН антенн с апертурами а = 0.32Л, 0.4Л, 0.6Л, 0.8Л, 1.2Л, 2.1Л (кривые 1-6) и размером фланца £ = 2Л (слева и справа). На рис. 8,6 приведена зависимость КСВ в тракте от размера апертуры при фиксированном размере импедансного участка Ь~2Л (кривая 1). Кривая 2 соответствует зависимости КСВ при идеально проводящем фланце.

120 а)

150 180 Ф,град

б)

Рис 8 Зависимость направленных характеристик от размера раскрыва Управление законом распределения импеданса путем изменения угла щ, позволяет осуществить эффективное сканирование лучом ДН в секторе углов ± 45° (рис. 9,а). При этом, с ростом угла отклонения луча от нормали у одиночной антенны из-за неоднородности получающегося реактанса растет КСВ (см. рис. 9,6).

Показано, что импедансный фланец в составе антенной решетки увеличивает ее направленные свойства, уменьшает КСВ в тракте и обеспечивает улучшение развязки антенн на 16+ 20 дБ (рис.10, где кривая 1 соответствует идеально проводящему фланцу, кривая 2 — импедансному фланцу, а = Ь = 0.2Л, £=0.5 Л.

|Лф> '

90 ф ,град

а)

б)

Рис 9 Зависимость направленных свойств от угла отражения

|ВД| ю дБ

о -10 -20 -30

• V/' \ 1/ ■2 ......

214 хГ,..

60 90 120 150 180 ч/.град

а)

б)

Рис 10 Импедансный фланец в составе антенной решетки Исследовано влияние анизотропной структуры на направленные свойства антенн и их развязку. При определенных соотношениях между размерами раскрыва антенны А и длиной импедансного участка фланца удалось создать антенну, обеспечивающую полный поляризационный прием в заданном направлении. Показано, что соотношение между диаграммами направленности на согласованной и кроссовой поляризациях определяется размерами раскрыва антенны и импедансного участка.

Нф)|06

-20

1 1 3

0 30 60 90 120 150 МО V,град Рис 11 Диаграммы направленности

7х

Рис 12. Распределение поля

Исследовано влияние анизотропной структуры на развязку антенн. Показано, что анизотропный импеданс обеспечивает не только увеличение КУ антенн на кроссполяризации, но и улучшает развязку между ними. Так, на рис.11 приведены ДН для решетки из двух волноводов (первый работает в режиме

излучения, второй - приема) с а = Ь = 0.3Л и <1 = 2.21, где кривая 2 соответствует ДН на согласованной поляризации, кривая 3 - на кроссовой поляризации, кривая 1 соответствует ДН этой же решетки, но с идеально проводящими фланцами. На рис. 12 приведено распределение поля вдоль импедансной (кривая 1) и идеально проводящей (кривая 2) структуры.

В четвертом разделе предложен метод синтеза многолучевой зеркальной антенны с импедансным рефлектором произвольной формы, представляющим собой кусочно-дифференцируемую поверхность 8 (рис. 13), радиус кривизны которой гораздо больше длины волны, возбуждаемой системой произвольно расположенных облучателей.

Предложенный метод синтеза многолучевой импедансной антенны состоит в том, что рефлектор 5 МЛА должен обладать такими же рассеивающими свойствами, как и сегмент идеально проводящего кругового цилиндра 50 радиуса а. То есть, чтобы выполнялись два следующих условия: суммарное поле всех излучателей, отражаясь от рефлектора 51, фокусировалось в некоторой точке пространства 0\ фазовые искажения на каждой части поверхности 5, формирующей отдельный луч многолучевой диаграммы направленности, не

превышали ;т/2. Выбор точки О будет определяться требуемым сектором сканирования.

Исходя из предложенного подхода, решение задачи синтеза можно разбить на следующие этапы:

1) Руководствуясь требуемым сектором сканирования и размерами импедансного цилиндра, выбирается местоположение точки (/. В дальнейшем, в случае получения неудовлетворительного сектора сканирования или фазового распределения поля по поверхности 5, положение этой точки необходимо скорректировать.

2) Находится распределение поверхностного импеданса, фокусирующего поле распределенного по поверхности Б источника в выбранной точке О.

3) Для каждого луча требуемой ДН на поверхности 5> ищется местоположение соответствующего ему облучателя и его ДН из условия, что фазовые искажения отраженного от рефлектора Э поля, созданного этим облучателем не превышают л/2.

Таким образом, с помощью найденного распределения импеданса, реализуется необходимое фазовое распределение поля на поверхности 5. А с помощью выбора местоположения и формы ДН облучателей - создается требуемое амплитудное распределение.

Для нахождения требуемого распределения импеданса в подразделе 4.2 рассмотрено общее решение задачи синтеза для рефлектора произвольной формы. Выражения для искомого закона распределения импеданса и диаграммы направленности отдельного излучателя получены в явном виде в приближении физической оптики с использованием коэффициентов отражения волны от

Рис.13. К синтезу МЛА

неоднородной импедансной плоскости, полученных в разделе 2:

Р.Ю = 1 ^Гтсо5Го ссг-2: {кк ,

1 сов ут + СОЭ Гп сов Гп +

Чо с™Го

где и = агё

^СОБГт+СОвУо УяЛ

к1м ф = ф"

" щ т

ф" -

ГУ!

нормированная диаграмма направленности ш-го облучателя; С - произвольная константа.

В подразделе 4.3 рассмотрено построение нескольких вариантов многолучевых зеркальных антенн с плоским рефлектором при разном расположении облучателей. Исследовано влияние геометрических размеров антенны, места расположения и ДН облучателей на направленные свойства синтезируемых антенн.

В таблице 1 приведена геометрия рассмотренных моделей многолучевых антенн и их диаграммы направленности.

Таблица 1

Показано что, за счет увеличения радиуса эквивалентного кругового цилиндра удается сузить ширину получаемых ДН, что связано с увеличением размеров области рефлектора с равномерным (с искажениями, не превышающими я/2) распределением фазы подынтегрального выражения. Ширина сектора сканирования зависит от соотношения размеров рефлектора и радиуса эквивалентного цилиндра. Как показали численные исследования, все параметры синтезируемых антенн существенно зависят от выбора точки (У, в

которой должно фокусироваться поле, а так же от количества фиктивных облучателей и ширины их ДН. Причем характер влияния этих параметров меняется с изменением конструкции антенны.

Проведенные численные

исследования показывают

эффективность предложенного метода синтеза многолучевых антенн с импедансным рефлектором.

В пятом разделе изложены методы анализа характеристик излучения и рассеяния параболических антенн и двумерных тел произвольной формы 5, расположенных вблизи плоской подстилающей поверхности 50, электрофизические параметры которой учитываются с помощью импедансных граничных условий (рис.14). Задача решена с помощью комбинации метода интегральных уравнений и физической оптики. Интегральные соотношения получены из леммы Лоренца с вспомогательным полем, удовлетворяющим на одной из поверхностей (объекта или подстилающей плоскости) тем же граничным условиям, что и искомое поле. Это позволило исключить из рассмотрения в интегральном уравнении одну из поверхностей Б или 50.

Для объектов простой формы (кругового цилиндра) за счет того, что поле вспомогательного источника в виде нити магнитного тока, расположенной над подстилающей поверхностью, удается найти строго, решение задачи сводится к решению интегрального уравнения Фредгольма 2-го рода относительно тока, наведенного на поверхности объекта 5. Ограничение на простоту формы

« У

Рис.14 Постановка задачи

объекта объясняется возможностью существования достаточно простого решения задачи рассеяния ЭМВ на таком теле одним из строгих методов.

Для тел сложной формы больших электрических размеров, расположенных над неоднородной импедансной плоскостью, предложено выбирать вспомогательное поле, удовлетворяющее граничным условиям поверхности объекта 5, и определять его в приближении физической оптики (или иным приближенным методом). В результате задача сводится к решению интегрального уравнения Фредгольма 2-го рода относительно наведенного тока только на подстилающей поверхности 50. Сложность решения такой задачи заключается в том, что искомая функция распределения поля на подстилающей поверхности подлежит определению на бесконечном интервале. Чтобы сделать этот интервал конечным, искомое распределение поля на подстилающей поверхности представлено в виде суперпозиции трех функций:

Я,(*) = Я0(*) + Я,(х) + Я(х), где Я0 (х) — напряженность магнитного поля, наведенная падающей волной на однородной импедансной плоскости в отсутствии объекта; Нл (х) -напряженность магнитного поля, наведенного на однородной импедансной плоскости падающей волной, предварительно рассеянной объектом; Н(х)— напряженность магнитного поля, обусловленного взаимными переотражениями между поверхностями 5 и 50. Так как функция Н(х) представляет собой цилиндрическую волну, отраженную от объекта, и, следовательно, убывает с удалением от него не медленнее, чем \/4г , то оно оказывается соизмеримой с падающей волной лишь на конечном интервале плоскости. Слагаемые Я0(х) и ЯДх) удается найти с той или иной степенью приближения. При этом на закон распределения неоднородного импеданса 20 (дг) на подстилающей поверхности накладывается условие, что он ( (х)) при удалении от объекта 5 стремиться к константе. Только в этом случае Н0(х) и Нх(х) при |х| —> со асимптотически стремятся к точным решениям. В результате, решение задачи сводится к определению Н(х) из ИУ на конечном интервале. Проведенное в работе тестирование показало высокую точность предложенного метода.

В подразделе 5.5 исследованы характеристики излучения и рассеяния зеркальной антенны с рефлектором в виде половины параболического зеркала (рис.15), расположенной над неоднородной импедансной плоскостью, моделирующей границу раздела трех сред (сухая почва - влажная почва -морская вода). На рис.16 приведены моностатические диаграммы ЭПР (ср = (р,)

антенны с параметрами / = ЮЛ, = 60°, расположенной на высоте И = 10Я над идеально проводящей поверхностью 50 при коэффициенте отражения трактовой волны от нагрузки, равном 1. Ось антенны составляет с осью х угол = 30°. Кривая 1 показывает суммарную диаграмму ( Р{ф) = Рл(<р) +Г5(<р)),

кривая 2 — структурную составляющую Рх(ф). Кривая 3 соответствует структурной составляющей диаграммы рассеяния ЗА, расположенной в свободном пространстве. В суммарной ЭПР антенная составляющая РА((р) проявляется самым большим лепестком в направлении главного максимума ДН антенны (см.рис.16 кривая 4) и обусловлена переизлучением принятой

облучателем энергии ЭМП. Как видим, антенная составляющая РА{(р) в данном случае превышает структурную <р) на 10 дБ, но занимает очень узкий сектор углов, соответствующий квадрату главного лепестка диаграмм направленности антенны. Структурная составляющая Р*{<р) практически полностью совпадает с ДР параболического рефлектора в свободном пространстве, в секторах углов, где у последнего существуют «блестящие» точки. В остальных направлениях Р\<р) ЗА над плоскостью 50 значительно (на 30+40 дБ) превышает структурную составляющую в свободном пространстве. Что связано с уголковым образованием поверхностями 5 и 5"0.

Рис 15 Конструкция антенны Рис.16 Моностатаческие диаграммы

рассеяния с КО=1

В заключении изложены основные выводы и результаты работы, намечены перспективы дальнейших исследований.

Основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. Решены двумерные задачи синтеза изотропной и анизотропной неоднородных импедансных плоскостей, возбужденных нитью синфазного тока, -расположенной параллельно плоскости на конечном расстоянии от неё. В явном

виде получен закон распределения тензора импеданса, обеспечивающего трансформацию цилиндрического фронта падающей волны в плоский, распространяющийся в заданном направлении на требуемой поляризации. Решена задача синтеза для случая, когда источник первичного поля расположен непосредственно на импедансной плоскости. Сформулированы ограничения на класс реализуемых диаграмм рассеяния с помощью пассивного анизотропного импеданса и реактанса.

2. Решена двумерная задача синтеза изотропной квазистационарной

импедансной плоскости с медленно меняющимися во времени электродинамическими параметрами. В явном виде найден закон распределения поверхностного импеданса, получены формулы для коэффициента отражения. Проведены расчеты характеристик рассеяния электродинамических структур с аппроксимацией линейного закона изменения аргумента коэффициента отражения во времени ступенчатой функцией и проанализировано изменение при этом частотного спектра отраженного сигнала.

3. Решена задача об излучении электромагнитного поля решетки из двух антенн в виде плоскопараллельных волноводов, имеющих общий плоский неоднородный анизотропный импедансный фланец. Проведен анализ характеристик излучения антенн с изотропным и анизотропным импедансным фланцем. Исследовано влияние закона распределения реактанса на КСВ и направленные свойства одиночных антенн и волноводных антенн в составе двухэлементной решетки. Исследовано влияние режима сканирования на согласование тракта антенны.

4. Предложен метод синтеза многолучевых импедансных зеркальных антенн с рефлектором произвольной формы, в явном виде получен закон распределения реактанса, обеспечивающего при заданном расположении облучателей требуемую многолучевую ДН. Исследовано влияние геометрических размеров антенны, места расположения и ДН облучателей на направленные свойства синтезируемых антенн.

5. Предложены алгоритмы решения задач анализа характеристик рассеяния элементов конструкции объекта и бортовых антенн с учетом взаимных переотражений от окружающих предметов или поверхности Земли. В качестве электродинамической модели используется цилиндрический рассеиватель произвольной формы, расположенный над неоднородной импедансной плоскостью. Для объектов простой формы получено строгое решение интегрального уравнения относительно электрического тока, индуцированного на его поверхности. Для тел сложной конфигурации решение задачи сведено к решению ИУ относительно тока на подстилающей поверхности. На основе предложенных методов исследованы вопросы влияния подстилающей поверхности на характеристики рассеяния объектов, рассмотрена возможность снижения уровня отраженного поля от объекта на фоне подстилающей поверхности на 10-20 дБ, исследовано влияние подстилающей поверхности на НД, ДР и согласование в тракте зеркальных антенн.

Личный вклад соискателя. Принимал личное участие в постановке и решении приведенных задач синтеза и анализа. Разрабатывал алгоритмы и программы расчетов характеристик излучения и рассеяния объектов, проводил численные эксперименты.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Юханов А.Ю. Двумерная задача синтеза импедансной плоскости. III Всероссийская НК конференция студентов и аспирантов «КРЭС»/ Тезисы докладов, Таганрог, 1997.

2. Юханов А.Ю. Синтез импедансной плоскости // Радиотехнические цепи,

сигналы и устройства. Таганрог, ТРТУ, 1998. с83-86.

3. Yukhanov Yu V., Yukhanov A Yu A multibeam impedance antenna synthesis// Third International Conference on Antenna Theory and Techniques. 8-11 September 1999. Sevastopil, Ukraine, c. 167-168.

4. Юханов А Ю. Характеристики рассеяния зеркальной антенны, расположенной вблизи однородной импедансной плоскости. V Всероссийская НК конференция студентов и аспирантов «КРЭС»/ Тезисы докладов, Таганрог, 2000г. С.64-65.

5. Yukhanov Yu.V, Yukhanov A.Yu. Plane Wave Scattering by a Reflector Antenna Located Over an Impedance Plane// MMET 2000 Conference Proceedings, Kharkov, Ukraine, September, 12-15, 2000, vol. 2. C. 471-473.

6. Юханов Ю В, Юханов А Ю Синтез многолучевой импедансной антенны //Антенны. 2001, №4(50). с.32-35.

7. Юханов Ю.В, Юханов А.Ю Рассеяние плоской волны на двумерной модели объекта над импедансной плоскостью// Антенны. 2002, №4. с.34-41

8. Юханов Ю В, Юханов А Ю. Рассеяние электромагннитных волн объектом на фоне подстилающей поверхности// XX Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Нижний Новгород, 2-4 июля 2002г. с.445-446.

9. Юханов Ю. В Юханов А Ю. Влияние подстилающей поверхности на характеристики зеркальной антенны// XX Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Нижний Новгород, 2-4 июля 2002г. с.447-448.

10. Юханов Ю.В., Юханов А.Ю. Рассеяние электромагнитной волны на зеркальной антенне, расположенной вблизи однородной импедансной плоскости// Материалы Всероссийской конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ» ИРЭМВ-1999. сентябрь 22-25, 1999. Таганрог, Россия, 2002. с. 10-13.

11. Юханов А.Ю. Синтез квазистационарной изотропной импедансной плоскости // Материалы Международной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ» ИРЭМВ-2003. Таганрог, Россия, июнь 16-20, 2003. Ы91-194.

12. Юханов А.Ю. Синтез квазистационарной импедансной плоскости // Материалы Международной конференции «Динамика процессов в природе, обществе и технике: информационные аспекты» ч.4. Таганрог-2003, Россия. С. 77-82.

13. Yukhanov A.Y. Synthesis of the Impedance Plane Transforming the Cylindrical Wave In Flat// Third International Conference on Antenna Theory and Techniques. 24-27 May 2005. Kiev, Ukraine, c. 167-168.

14. Юханов А.Ю. Синтез анизотропной реактансной плоскости, возбужденной нитью магнитного тока // Материалы Международной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ» ИРЭМВ-2005. Таганрог, Россия, июнь 20-25, 2005. с.360-362.

15. Юханов А Ю„ Юханов Ю В. Синтез неоднородной импедансной плоскости// М.: Антенны, 2005. №9(100), -с.65-71.

16. Юханов А.Ю., Юханов Ю.В. Синтез неоднородной импедансной плоскости// Излучение и рассеяние электромагнитных волн/Под ред. В.А.Обуховца. Сборник статей. -М.: Радиотехника, 2005.- с.65-71.

Р-5989

1 л

Формат 60x84 у^ . Бумага офсетная. Печать офсетная.

Объем 1,0 ф.п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 3 КБМЭ «Вектор». 347900. г.Таганрог, ул. Менделеева 6

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Юханов, Александр Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2. СИНТЕЗ ИМПЕДАНСНОЙ ПЛОСКОСТИ 3 О

2.1. Постановка задачи 3 О

2.2. Синтез изотропной импедансной плоскости

2.3. Синтез анизотропной импедансной плоскости

2.4. Синтез квазистационарной изотропной импедансной 63 плоскости

2.5. Выводы 83 * 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ АНТЕНН С ИМПЕДАНСНЫМ

ФЛАНЦЕМ

3.1. Постановка задачи

3.2. Интегральные уравнения

3.3. Вспомогательные поля во внутренних областях волноводов

3.4. Диаграмма направленности антенн

3.5. Коэффициент стоячей волны 98 ^ 3.6. Коэффициент связи между антеннами

3.7. Анализ характеристик антенн с изотропными импедансными 101 структурами if 3.8. Характеристики излучения волноводных антенн с 115 анизотропным импедансным фланцем

3.9. Выводы

4. СИНТЕЗ МНОГОЛУЧЕВОЙ ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ С 124 ИМПЕДАНСНЫМ РЕФЛЕКТОРОМ

4.1. Постановка задачи

4.2. Общее решение задачи синтеза, многолучевой антенны с 127 импедансным рефлектором произвольной формы

4.3. Синтез многолучевых антенн с плоским импедансным 133 рефлектором

4.4. Выводы 141 5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ И РАССЕЯНИЯ 143 ОБЪЕКТОВ И АНТЕНН НАД ИМПЕДАНСНОЙ ПЛОСКОСТЬЮ

5.1. Постановка задачи

5.2. Рассеяние плоской волны круговым цилиндром над 145 импедансной плоскостью. Строгое решение задачи

5.3. Рассеяние плоской волны двумерной моделью объекта над 158 импедансной плоскостью

5.4. Рассеяние плоской волны двумерной моделью объекта над 168 неоднородной импедансной плоскостью

5.5. Влияние подстилающей поверхности на характеристики 174 зеркальной антенны

Введение диссертация по физике, на тему "Анализ и синтез импедансных поверхностей с заданными характеристиками излучения и рассеяния"

Развитие современных систем радиолокации, радионавигации и связи предъявляет все более и более жесткие требования к антенно-фидерным устройствам. Антенные системы (АС) определяют основные характеристики [1]-[3] радиоэлектронных комплексов (РЭК). Решаемые АС задачи при жестких ограничениях на размеры и вес все более усложняются. Разработка и проектирование этих устройств представляют собой трудную задачу, как в теоретическом, так и в экспериментальном планах. Оптимизация антенно-фидерных устройств и более полное использование их потенциальных возможностей обеспечат новый шаг на пути развития радиоэлектроники [3].

Значительное влияние на развитие антенной техники оказало создание технологии снижения заметности воздушных целей, выполняемой по программе «Стеле» для летательных объектов (В-2, истребители ATF И F-117А) и продолженной практически на все новые объекты как воздушной, так и наземной [4-7] военной техники. Это привело к новому витку интенсивного развития высокоэффективных PJIC, в том числе новейших PJIC дальнего обнаружение типа AWACS [8]—[12]. Имеются данные [13] о возможности обЛ наружения малозаметных целей таких как голубь (ЭПР 0,008 м ), воробей

О О

0,0016 м ) и пчела (0,0002 м ). Расчетная дальность обнаружения этих объектов корабельной PJIC средней дальности MESAR при вероятности обнаружения 50% и отсутствии помех составила соответственно 147, 98 и 58 км.

В связи с этим не перестает быть актуальной необходимость дальнейшего совершенствования средств противорадиолокационной маскировки объектов всех типов [14]—[17]. В странах НАТО продолжаются [14] интенсивные работы по комплексной программе "Стеле" с целью дальнейшего снижения вероятности обнаружения самолетов и ракет средствами ПВО и ПРО и обеспечения эффективного использования комплексов РЭП для противоракетной защиты кораблей ВМС. Создаются [18] всё новые конструкции с ещё более совершенными характеристиками "скрытости" или "малозаметности" техники LO (Low observable). Ф Практика показывает, что бортовые антенные устройства (АУ) особенно на «Стелс»-объектах оказываются основными источниками высокой ЭПР в широком секторе углов и полосе частот [19]. При этом вклад различных типов антенн в общую ЭПР летательного аппарата неодинаков. Наибольшую ЭПР имеют зеркальные антенны (ЗА) большой апертуры (антенны радиолокационного прицела, радиолокационного визира и т.п.), а также плоские многоэлементные фазированные антенные решетки (ФАР), величина ЭПР которых может достигать сотен квадратных метров. По имеющимся Ф данным [20], вклад антенн в суммарную ЭПР объектов ВВТ может составлять до 90 % . Так, по сообщениям [21]-г[23], высокая ЭПР бортовых антенн истребителя F-117 способствовала его обнаружению средствами ПВО Саудовской Аравии в ходе конфликта в районе Персидского залива (истребитель F-117 был обнаружен PJIC, входящей в состав ЗРК Shahine, производства французской фирмы Thomson-CSF). В этой связи американская фирма Lockheed рассматривает вопрос о начале производства модернизированной, второй, серии истребителей F-II7 [21]ч-[23], где планируются меры по снижению ЭПР антенн. Согласно оценкам руководства фирмы Lockheed, на совре-ф менном этапе развития технологии "Стеле" проблема создания антенных устройств [24] и элементов конструкций объектов с уменьшенной PJI3 является актуальной.

Требование одновременного обеспечения остронаправленной ДН и малой радиолокационной заметности противоречиво. В соответствии с теорией, антенна способна принимать (излучать) энергию электромагнитного поля лишь в том случае, если не менее половины этой энергии она рассеивает [25], [26]. Таким образом, остронаправленная антенна уже по определению явля-ф ется источником высокой ЭПР. Требования сохранения рабочих характеристик антенны на основной частоте и минимальной ее радиолокационной за-метности противоречат друг другу. В общем случае для разрешения противоречия между этими требованиями конструкцию антенн приходится оптимизировать по комплексному критерию. Для снижения ЭПР антенн нельзя применять традиционные радиопоглощающие материалы и покрытия, широко используемые для снижения ЭПР элементов конструкции несущего объекта (JIA, КО и т.д.) [27]. Снижение таким способом ЭПР АУ непременно приведёт к ухудшению основных параметров антенны (коэффициента усиления, КНД и т.д.), что в большинстве случает недопустимо.

В связи с этим необходима разработка новых (специальных) электродинамических структур, способных обеспечить поверхности заданной формы требуемые характеристики излучения и рассеяния без внесения тепловых потерь, — путем частотной, поляризационной и пространственной селекции отраженного электромагнитного поля с наложением ряда конструкционных ограничений, связанных с особенностью типа носителя (ДА, КО и т.п.).

Одним из эффективных способов управления процессом излучения и рассеяния электромагнитных волн поверхностями практически любой формы, столь необходимое при создании малоотражающих конструкций (в том числе управляемых ("smart skins", ятаг^-покрытий) [28-30]) и антенн, является использование широкого класса электродинамических структур [31], электрофизические свойства которых поддаются описанию с помощью им-педансных граничных условий [32].

MJIA на ИСЗ обеспечивают их быстрое перенацеливание, позволяют сколь угодно точно "очертить" границы заданной территории и использовать для ее обслуживания всю энергетику системы.

Представители министерства обороны США на ежегодной конференции [34] в Институте навигации США в Фэрфаксе, штат Вирджиния, заявили, что ими, за счет перспективных разработок - многолучевых антенн, автоматически находящих сигнал с каждого спутника в группе, была достигнута точность работы системы GPS-позиционирования в пределах трёх метров (в обычном режиме допуск составляет примерно шестнадцать метров).

Все большее применение MJIA находят и в быту. Так, компания "Saturn High-Tech Group, Inc." разработала и начала поставки под маркой Videovox Ф внутрисалонные автомобильные двух и четырех лучевые антенные системы

DNT-100 и DAT-100, которые с успехом применяются для улучшенного одновременного приема в автомобилях ТВ и FM/УКВ сигналов.

Наиболее распространенными в настоящее время являются MJIA на основе антенных решеток (АР) и параболических антенн с несимметричным главным зеркалом - гибридные зеркальные антенны (ГЗА [35], [36]), а также MJIA на основе сферического зеркала с системой облучателей [37].

Импедансный подход позволит создавать MJIA с рефлектором произвольной конфигурации (конформные) и произвольным (но заданным) распо-Ф ложением облучателей, делая антенные системы компактными, что особенно важно для бортовых РЭК подвижных объектов.

В конечном счете, при импедансном подходе задачи проектирования элементов конструкции объектов и бортовых антенн, в том числе и компактных MJIA, связаны с необходимостью постановки и решения обратных задач электродинамики или задач синтеза импедансных структур заданной формы по требуемым характеристикам излучения и рассеяния, делая их на современном этапе весьма актуальными. Особо следует подчеркнуть актуаль-ф ность создания управляемых электродинамических структур, что в свою очередь требует постановки и решения нестационарных задач синтеза импе-дансных покрытий.

Объекты и бортовые антенны в реальных условиях находятся в непосредственной близости от других тел, в том числе у земной или морской поверхности. Их характеристики в этом случае [38] за счет возможных переотражений могут существенно отличаться от характеристик в свободном пространстве. Поэтому большой интерес представляют и задачи анализа характеристик излучения и рассеяния объектов и антенн, расположенных над неоднородной импедансной поверхностью.

Для этого предполагается решить следующие основные задачи:

Научная новизна полученных в диссертации результатов определяется поставленными задачами, предложенными методами их решения и впервые полученными результатами: ф.) • решены двумерные задачи синтеза как изотропной, так и анизотропной неоднородных импедансных плоскостей, возбужденных нитью синфазного тока, расположенной параллельно плоскости на конечном расстоянии от неё. Решена задача синтеза для случая, когда источник первичного поля расположен непосредственно на импедансной плоскости. Закон распределения тензора импеданса в виде частой решетки ортогональных полос получен в явном виде. Сформулированы ограничения на класс реализуемых диаграмм рассеяния с помощью пассивного ани-Ф зотропного импеданса и реактанса;

• впервые поставлена и решена задача об излучении электромагнитного ф поля решетки из двух антенн в виде плоскопараллельных волноводов, имеющих общий плоский неоднородный анизотропный импедансный фланец. Исследовано влияние закона распределения реактанса на КСВ 'ш> и направленные свойства одиночных антенн и волноводных антенн в составе двухэлементной решетки;

• предложен эффективный метод синтеза многолучевых импедансных зеркальных антенн с рефлектором произвольной формы, в явном виде получен закон распределения реактанса, обеспечивающего при заданф ном расположении облучателей требуемую многолучевую ДН;

Достоверность полученных в работе результатов контролировалась путем проверки внутренней сходимости решений, совпадением асимптотических оценок полученных расчетных соотношений с известными, обоснована тестированием отдельных результатов и подтверждена их совпадениями с данными других авторов.

Практическая значимость результатов диссертационной работы.

Предложенные в диссертации методы синтеза импедансных структур, разработанные алгоритмы и программы, полученные в явном виде законы распределения импеданса и реактанса позволяют: разрабатывать конформные бортовые антенные системы с требуемыми характеристиками излучения и рассеяния; создавать устройства, обеспечивающие улучшение электромагнитной совместимости антенн; разрабатывать многолучевые импедансные зеркальные антенные устройства с рефлектором произвольной формы с заданным распределением облучателей. Решенные задачи синтеза квазистационарных импедансных поверхностей по заданным диаграмме и частоте рассеяния позволяют проектировать управляемые электродинамические структуры, имитирующих ложное движение цели, и проектировать на их основе постановщики помех по каналу Доплера. Предложенные алгоритмы решения задач анализа характеристик излучения и рассеяния объектов и антенн, расположенных над неоднородной импедансной плоскостью, позволяют прогнозировать возможные искажения радиолокационных характеристик низколетящих или наземных объектов, а также бортовых антенн и учесть их на этапе проектирования АУ и средств противорадиолокационной маскировки. Результаты получены в процессе выполнения госбюджетных и хоздоговорных НИР, что подтверждено соответствующими документами.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

2. Решение двумерной задачи синтеза изотропной квазистационарной импедансной плоскости с медленно меняющимися во времени электродинамическими параметрами.

3. Решение задачи об излучении электромагнитного поля решетки из двух антенн в виде плоскопараллельных волноводов, имеющих общий плоский неоднородный анизотропный импедансный фланец.

4. Результаты анализа характеристик излучения антенн с изотропным и анизотропным импедансным фланцем, влияние закона распределения реактанса на КСВ и направленные свойства одиночных антенн и вол-новодных антенн в составе двухэлементной решетки.

5. Предложенный метод синтеза многолучевых импедансных зеркальных антенн с рефлектором произвольной формы, полученные в явном виде законы распределения реактанса, обеспечивающего требуемую многолучевую ДН при заданном расположении облучателей.

Апробация диссертационной работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях:

• "Third International Conference on Antenna Theory and Techniques" (8-11 September 1999. Sevastopol, Ukraine);

• International Conference on "Mathematical Methods in Electromagnetic Theory-MMET 2000" Conference Proceedings, (Kharkov, Ukraine, September, 12-15, 2000);

• XX Всероссийская конференция по распространению радиоволн (г. Нижний Новгород, 2-4 июля 2002г.);

• Всероссийская конференция «Излучение и рассеяние ЭМВ—ИРЭМВ-1999» (сентябрь 22-25, 1999. Таганрог, Россия);

• Международная конференция «Излучение и рассеяние ЭМВ—ИРЭМВ-2003». (Таганрог, Россия, июнь 16-20, 2003г.);

• "Third International Conference on Antenna Theory and Techniques" (24-27 May 2005. Kiev, Ukraine);

• Международная конференция «Излучение и рассеяние ЭМВ — ИРЭМВ-2005» (Таганрог, Россия, июнь 20-25, 2005г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 16 работ, в том числе 5 статей в журналах и сборниках научных трудов и 11 статей и тезисов докладов в сборниках трудов Всероссийских и Международных научных конференций.

Заключение диссертации по теме "Радиофизика"

5.6. Выводы

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

В данном разделе на основе комбинации метода физической оптики и интегральных уравнений предложены алгоритмы решения задач анализа характеристик рассеяния элементов конструкции объекта и бортовых антенн с учетом взаимных переотражений от окружающих предметов или поверхности Земли. В качестве электродинамических моделей используется цилиндрический рассеиватель произвольной формы, расположенный над неоднородной импедансной плоскостью; В зависимости от сложности конфигурации объекта и его электрофизических свойств предложено два варианта решения задачи, отличающихся выбором граничных условий для вспомогательного поля. Для объектов простой формы получено строгое решение интегрального уравнения относительно электрического тока, индуцированного на его поверхности. Для тел сложной конфигурации решение задачи сведено к решению ИУ относительно тока на подстилающей поверхности. В первом случае вспомогательное поле удовлетворяет импедансным ГУ на подстилающей поверхности S0 и определено строго, а во втором — на поверхности объекта S—найдено в приближении физической оптики.

Сопоставление результатов исследований, полученных строго и приближенно, продемонстрировало высокую точность и эффективность второго метода в широком секторе углов, прилежащих к основному лепестку диаграммы рассеяния, для широкого класса импедансных покрытий (от сухой почвы до морской воды, включая идеально проводящую поверхность);

Исследования показали, что наличие подстилающей поверхности приводит к росту уровня отраженного от объекта поля на 10+40 дБ; Исследовано влияние поверхностного импеданса объекта на его характеристики рассеяния;

На примере импедансного кругового цилиндра показана возможность снижения уровня отраженного поля от объекта на фоне подстилающей поверхности на 10-20 дБ;

Разработан алгоритм решения задачи дифракции электромагнитного поля на двумерной модели зеркальной антенны (ЗА), расположенной над импедансной плоскостью. Разработан алгоритм и проведены расчеты характеристик рассеяния ЗА с учетом облучателя. Выделены антенная и структурная составляющие рассеянного поля. Исследование влияние подстилающей поверхности на ДН и ДР антенн. Показано, что наибольшему искажению за счет возникающих переотражений подвержена структурная составляющая. Наличие подстилающей поверхности приводит к значительному (практически вдвое) её угловому расширению за счет дополнительной подсветки рефлектора антенны полем, отраженным от плоскости S0, и наоборот;

Согласованием тракта облучателя удается уменьшить отражение (антенную составляющую) лишь в узком угловом секторе, определенном главным лепестком ДН.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе проведенных в диссертационной работе исследований можно заключить следующее:

• решены двумерные задачи синтеза изотропной и анизотропной неоднородных импедансных плоскостей, возбужденных нитью синфазного тока, расположенной параллельно плоскости на конечном расстоянии от неё. В явном виде получен закон распределения тензора импеданса, обеспечивающий трансформацию цилиндрического фронта падающей волны в плоский, распространяющийся в заданном направлении на требуемой поляризации. Тензор импеданса предложено искать в виде частой решетки ортогональных полос переменной вдоль плоскости ориентации. Решена задача синтеза для случая, когда источник первичного поля расположен непосредственно на импедансной плоскости. Сформулированы ограничения на класс реализуемых диаграмм рассеяния с помощью пассивного анизотропного импеданса и реактанса. Показано, что если источник расположен на конечном расстоянии от анизотропной структуры, то преобразование поля падающей волны в плоскую распространяющуюся в заданном направлении волну с помощью чисто реактансной структуры возможно только при переменной (вдоль структуры) ориентации полос. При постоянной ориентации реактансных полос, помимо требуемого луча, возникает зеркальное отражение, интенсивность которого зависит как от геометрии задачи (высоты подвеса источника), так и заданного направления переотражения волны;

• впервые решена двумерная задача синтеза изотропной квазистационарной импедансной плоскости с медленно меняющимися во времени электродинамическими параметрами. В явном виде найден закон распределения поверхностного импеданса, получены формулы для коэффициента отражения. Показано, что даже однородный вдоль поверхности импеданс, переменный во времени, меняет не только частоту отраженного сигнала, но и направление его отражения. Проведены расчеты характеристик рассеяния электродинамических структур с аппроксимацией линейного закона изменения аргумента коэффициента отражения во времени ступенчатой функцией и проанализировано изменение при этом частотного спектра отраженного сигнала. Показано, что в отличие от линейного закона изменения аргумента, когда в отраженном поле возникнет только одна спектральная составляющая, при ступенчатом характере его поведения в частотном спектре отраженного сигнала возникают составляющие, отстоящие от основной частоты смещения спектра (соответствующей линейному закону изменения аргумента КО) на частоты кратные произведению частоты управляющего сигнала, подаваемого на структуру, на число ступеней аппроксимации. Полученные результаты использованы в НИР «Шаль» при разработке постановщиков помех PJ1C по каналу Доплера, что подтверждено соответствующим актом; впервые поставлена и решена задача об излучении электромагнитного поля решетки из двух антенн в виде плоскопараллельных волноводов, имеющих общий плоский неоднородный анизотропный импедансный фланец. Проведен анализ характеристик излучения антенн с изотропным и анизотропным импедансным фланцем. Исследовано влияние закона распределения реактанса на КСВ и направленные свойства одиночных антенн и волноводных антенн в составе двухэлементной решетки. Исследовано влияние режима сканирования на согласование тракта антенны. Установлено, что с ростом угла отклонения луча от нормали у одиночной антенны из-за неоднородности получающегося реактанса растет КСВ, который превышает 2 при (pQ< 30°. Показано, что импедансный фланец в составе антенной решетки может увеличивать ее направленные свойства, уменьшать КСВ в тракте и обеспечивать улучшение развязки антенн на 16 ^20 дБ. Предложена конструкция в виде комбинации изотропных и анизотропных участков импедансной структуры, обеспечивающая усиление направленных свойств антенн; предложен метод синтеза многолучевых импедансных зеркальных антенн с рефлектором произвольной формы, в явном виде получен закон распределения реактанса, обеспечивающего при заданном расположении облучателей требуемую многолучевую ДН. Исследовано влияние геометрических размеров антенны, места расположения и ДН облучателей на направленные свойства синтезируемых антенн. Проведенные численные исследования показывают высокую эффективность предложенного метода синтеза многолучевых антенн с импедансным рефлектором; на основе комбинации метода интегральных уравнений и физической оптики разработаны алгоритмы решения задач анализа характеристик излучения и рассеяния элементов конструкции объекта и бортовых антенн, расположенных вблизи других предметов или поверхности Земли. В качестве электродинамической модели использован цилиндрический рассеиватель произвольной формы, расположенный над неоднородной импедансной плоскостью. В зависимости от сложности конфигурации объекта и его электрофизических свойств, предложено два варианта решения задачи, отличающихся выбором граничных условий для вспомогательного поля. Для объектов простой формы получено строгое решение интегрального уравнения относительно электрического тока, индуцированного на его поверхности. Для тел сложной конфигурации решение задачи сведено к решению ИУ относительно тока на подстилающей поверхности. В первом случае вспомогательное поле удовлетворяет импедансным ГУ на подстилающей поверхности S0 и определено строго, а во втором — на поверхности объекта S—найдено в приближении физической оптики. Исследования показали, что наличие подстилающей поверхности приводит к росту уровня отраженного от объекта поля на 10^-40 дБ. С помощью однородного импедансного покрытия возможно добиться снижения уровня отраженного поля от объекта на фоне подстилающей поверхности на 10-20 дБ. Исследовано влияние подстилающей поверхности на ДН и ДР антенн. Показано, что наибольшему искажению за счет возникающих переотражений подвержена структурная составляющая. Наличие подстилающей поверхности приводит к значительному (практически вчетверо) её угловому расширению за счет дополнительной подсветки рефлектора антенны полем, отраженным от плоскости S0, и наоборот. Согласованием тракта облучателя удается уменьшить отражение (антенную составляющую) лишь в узком угловом секторе, определенном главным лепестком ДН.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Юханов, Александр Юрьевич, Ростов-на-Дону

1. Антенны: (современное состояние и проблемы), Под ред. Чл.-корр. АН СССР Л.Д. Бахраха и проф. Д.И. Воскресенского.—М.: Сов радио, 1979.-208с.

2. Пистолькорс А.А., Бахрах Л.Д., Курочкин А.П. Развитие отечественной антенной техники (к 100-летию изобретения радио)// Радиотехника (Москва).-1995.-№7-8.-С.26-41.

3. Воскресенский Д.И. Проблемы теории и техники антенн//Антенны. 1998, №1(40). с.3-8.

4. International Defense Review.- 1995.-28, №1. -С.34-39.

5. IEEE AES System Magazine.— 1999 — Ni 2 .— P. 12.

6. Aviation Week and Space Technology, 1990, vol. 132, N. 15, pp. 17.

7. Army presses radar technology//Signal. (USA). 1995. - 49, №9.-C.7.

8. Лифанов Ю.С., Саблин B.H., Федоринов A.H., Шапошников В.И. Направления развития современных радиолокационных средств и систем разведки наземных целей// Успехи современной радиоэлектроники 1998, №5,С.З-14. №6,С.З-15, №7.С.З-9.

9. Саблин В.Н., Викулов О.В., Меркулов В.И. Авиационные многопозиционные радиолокационные системы многоканального наведения. Разведывательно-ударные комплексы// Успехи современной радиоэлектроники 1998, №9. с.3-31.

10. Military Technology MILTECH. 2001,—№5.—Р.64-70.13.19-th European Microwave Conference, London, 1989, 4—7 September, Conference Proceedings, P. 55—65.

11. Ананьин Э.В., Ваксман Р.Г., Патраков Ю.М. Методы снижения радио-локациионной заметности//Зарубежная радиоэлектроника. М., 1994. №4-5. С. 5-21.

12. Васин А. С. Способы уменьшения ЭПР летательных аппаратов. -Техника воздушного флота.-1986.-.V 1.-С. 33.

13. Дмитриев Ф.К. Работа в США по программе "Стеле".- Зарубежное военное обозрение.-1985.- № 1.-С. 49-51.

14. Кирсанов В.А. Разработка в США авиационной техники по программе "Стеле".-Зарубежное военное обозрение.-1989.- № З.-С. 40-44.

15. Jane's Defense Weekly. 2001 P. 58 60. 63. 65.

16. Еремин В.Б., Панычев С.Н. Характеристики рассеяния антенн и фазированных антенных решеток// Зарубежная радиоэлектроника. -1997.-№8.-С.61-70.

17. Ю.Михайлов Г.Д., Сергеев В.И., Соломон Э.А., Воронов В.А. Методы и средства уменьшения радиолокационной заметности антенных систем//3арубежная радиоэлектроника. -М., 1994. №4-5. С. 54-59.

18. Jane's Defense Weekly, 1991, 20/IV, № 16, v. 15, p. 621.

19. Aerospace America, 1991, II, v. 29, № 2, p. 32—35.

20. Defense Electronics, 1990, XII, v. 22, № 22, p. 12.

21. Aviation Week & Space Technology,— 1996 .— 144, № 24 .— P. 50, 51.

22. Ерохин Г. А. О предельно достижимом соотношении между поглощенной и рассеянной мощностями// Радиотехника и электроника, 1983, 28, №7. С. 1268 1274.

23. Rene P. Do radar a antennas repartees veers la intelligence. Rev. Elec. Et electron. 1995, № 3, p.67-72.

24. FisherS. Smart Materials and Structures for Spacecraft. NRL-ASEE. Naval Research Laboratory Postdoctoral Fellowship Program. American Society for Engineering Education. Opportunities for Research.

25. ЪХ.Скиндлер Дж., Мак P., Блексмит П. Управление рассеянием электромагнитной энергии путем подключения комплексной нагрузки // ТИИЭР, 1965. Т. 53. № 8. С. 1137-1149.

26. Ъ2.Миллер М.А., Таланов В.И. Использование понятия поверхностного импеданса в теории поверхностных электромагнитных волн (обзор) // Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1961. Т. 4. № 5. С. 795-830.33.http://www.computerworld.com/

27. ION 59th Annual Meeting & CIGTF Guidance Test Symposium Hyatt Regency Hotel Albuquerque, New Mexico June 23-25, 2003.

28. Сазонов ДМ. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. вузов.—М.: Высш. Шк.,1988.—432с.

29. Штагер Е.А. Методы расчета радиолокационных характеристик объектов, находящихся вблизи неровной земной или морской поверхности // Зарубежная радиоэлектроника. 1994. №4-5. С.22—40.

30. Ъ9.Минкович Б.М., Яковлев В.П. Теория синтеза антенн//-М., Сов. радио, 1969.-296 С.

31. Бахрах Л.Д., Кремеиецкий С.Д. Синтез излучающих систем (теория и методы расчета)//-М., Сов. радио, 1974.-232 С.4\.Терешин О.Н., Седов В.М., Чаплин А.Ф. Синтез антенн на замедляющих структурах. -М.: Связь, 1980. -136 С.

32. Lawrie R.E. The control of echo area of ogives by cutoff corrugated surfaces// IEEE Trans.- 1966-vol.AP-17, №3.

33. Short /., Chen K.M. Backscattering from an impedance loaded slotted cylinder// IEEE Trans.- 1969-vol.AP-14, №6.

34. Терешин O.H. Обратная электродинамическая задача для импедансной антенны со специальным рельефом//Радиотехника и электроника, 1963, Т.6, N1. С. 65-72.

35. Чаплин А.Ф., Аксельрод A.M. Обратная задача дифракции для реактансной плоскости "Изв.вузов Радиофизика", 1972, 15, N 12.-С.1905-1911.

36. Чаплин А.Ф., Кондратьев А.С. Синтез кругового импедансного цилиндра по полю в дальней зоне//Радиотехника и электроника.-1977.-22.-N3.C.505-508.

37. Ерохин Г.А., Кочержевский В.Г. Расчет электромагнитного экрана, слабо возмущающего внешнего поля//Изв. вузов радиоэлектроника, 1978, 21, N8. С. 108-111.

38. Звездина М.Ю. Влияние импедансной поверхности кругового цилиндра на поле радиального электрического диполя//"Журнал радиоэлектроники", № 7, 2001.

39. ГабриэльянД Д., Звездина М. Ю., Костенко П. И. Уменьшение уровня бокового и заднего излучения антенны на основе использования импедансных структур //Известия вузов. Радиоэлектроника /№ 2, 2003.с38-43.

40. Юханов Ю.В., Мисюра А.Г. Синтез антенны с анизотропным рефлектором// Рассеяние электромагнитных волн.- Таганрог, 1989. -Вып. 7.-С. 59-64.

41. Юханов Ю.В. Обратная задача для анизотропного импедансного рассеивателя// Волны и дифракция-90. М.: Физическое общество СССР. 1990, т. 3, с.293 -296.

42. Юханов Ю.В. Синтез анизотропной импедансной плоскости// Антенны. 2003, №6 (73). с. 10-16.

43. И.Расин A.M. Влияние подстилающей поверхности на статистические характеристики поля апертурной антенны//М.: Антенны. 1984, №31. с.129-136.

44. Вершков М.В., Левин Б.М. Влияние судовых металлических конструкций на характеристики антенн//М.: Радиотехника, 1986,№4, с.86-88.

45. А.Петров Б.М., Шарварко В.Г. Приближенное решение обратной задачи рассеяния для круглого импедансного цилиндра // Рассеяние электромагнитных волн. Таганрог, 1976. Вып.41. С. 11-24.

46. Курушин Е.П., НефедовЕ.И., Фиалковский A.T. Дифракция электромагнитных волн на анизотропных структурах//М.: Наука, 1975.—196с.80Химмелъблау Д. Прикладное нелинейное программирование. — М.: Мир, 1975. —534с.

47. Луговой В.Н. Поверхностный импеданс для периодически нестационарных сред// М.: «Радиотехника и электроника», 1963. 8, №9.

48. Sl.ITempoe Б.М., Чечётка В.В. Дифракция на цилиндре с нестационарными граничными условиями// Изв. вузов. «Радиофизика», 1971 .XIV,№ 10.

49. Петров Б.М. Дифракция электромагнитных волн на отражателях с периодическими во времени параметрами. — Изв. вузов «Радиоэлектроника», 1973.16, 2, с.52-59.

50. Петров Б.М., Чечётка В.В., Петренко В.В. Приближенные граничные условия структур с периодическими во времени электродинамическими параметрами// Антенны. 1973, №20. с.48-53.

51. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн.-М.-Л.: Энергия, 1967.-376с.

52. ЪЪ.Кюркчан А.Г. Связь между антеннами в присутствии ребристых структур//Радиотехника и электроника.-1977,№22.т.7, с. 1362.

53. Эссибен Ж.Ф. Влияние импедансных фланцев на характеристики рассеяния плоского волновода // Рассеяние электромагнитных волн. -Таганрог, 2004. Вып. 13. с. 138-145.

54. Ямпольский В.Г., Фролов О.П. Антенны и ЭМС.-М.: Радио и связь, 1983, -272с.91 .Юханов Ю.В. Устранение эффекта затенения импедансным цилиндром проводящего рефлектора // Рассеяние электромагнитных волн. Таганрог, 1983. Вып. 4. С.75-80.

55. Юханов А.Ю. Синтез импедансной плоскости // Радиотехнические цепи, сигналы и устройства. Таганрог, ТРТУ, 1998. с83-86.

56. Yukhanov Yu.V., Yukhanov A.Yu. A multibeam impedance antenna synthesis// Third International Conference on Antenna Theory and Techniques. 8-11 September 1999. Sevastopol, Ukraine, c. 167-168.

57. Юханов А.Ю. Характеристики рассеяния зеркальной антенны, расположенной вблизи однородной импедансной плоскости. V Всероссийская НК конференция студентов и аспирантов «КРЭС»/ Тезисы докладов, Таганрог, 2000г. С.64-65.

58. Юханов Ю.В., Юханов А.Ю. Синтез многолучевой импедансной антенны //Антенны. 2001, №4(50). с.32-35.9Ъ.Юханов Ю.В., Юханов А.Ю. Рассеяние плоской волны на двумерной модели объекта над импедансной плоскостью// Антенны. 2002, №4. с.34-41

59. Юханов Ю.В., Юханов А.Ю. Рассеяние электромагннитных волн объектом на фоне подстилающей поверхности// XX Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Нижний Новгород, 2-4 июля 2002г. С.445-446.

60. Юханов А.Ю. Синтез квазистационарной изотропной импедансной плоскости // Материалы Международной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ» ИРЭМВ-2003. Таганрог, Россия, июнь 16-20, 2003. С191-194.

61. Юханов А.Ю. Синтез квазистационарной импедансной плоскости // Материалы Международной конференции «Динамика процессов в природе, обществе и технике: информационные аспекты» ч.4. Таганрог-2003, Россия. С. 77-82.

62. Yukhanov A.Y. Synthesis of the Impedance Plane Transforming the Cylindrical Wave In Flat// Third International Conference on Antenna Theory and Techniques. 24-27 May 2005. Kiev, Ukraine, c. 167-168.

63. Юханов А.Ю., Юханов Ю.В. Синтез неоднородной импедансной плоскости// Излучение и рассеяние электромагнитных волн/Под ред. В.А.Обуховца. Сборник статей. -М.: Радиотехника, 2005.- с.65-71.