Электродинамическое исследование фазовых пеленгационных втбраторных структур с паразитными переизлучателями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

„ К « ! V - и £

• РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ПЕЛЕВИН Олег Юрьевич

ЭЛЕКТ РОДИНА! ШЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ ПЕЛЕНГ АНИОННЫХ ВИБРАТОРНЫХ.. СТРУКТУР С ПАРАЗИТНЫМИ ПЕРЕИЗЛУЧАТЕЛЯМИ

01.04 03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ростов-на-Дону 1992

- г -

Работа выполнена в Ростовском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук,

доцент Фэдоров С. А. Официальное опроненты: доктор технических наук.

заседании специализированного совета К 063.52.11 в Ростовском

государственном университете (344104, г. Ростов-на-Дону, пр.

Стачки, 134, НИИ Физики РГУ,' ауд. 411).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке РГУ

о

(Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148).

Автореферат разослан " " Мй/} ^ддг г.

профессор Расщепляев Ю. С.; доктор фйзико-матеыатичзских наук, профессор Ыихалевский B.C. *

Ведущая организация: Таганрогский радиотехнический

институт им. а Д. Калмыкова

Защита состоится

Ученый секретарь специализированного совета ' ■ кандидат физ.-мат. наук, доцент

Г. Ф. Заргано

ОБГОАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Предмет исследования, его актуальность и новизна

В условиях практической работы угломерных радиосистем электромагнитное поле в приемных точках, как правило, имеет '.<ноголучеву:о структуру. Это приводит к отличию падающего волнового фронта от плоского, что, в свою очерель, возмущает рабочую теленгационную характеристику (ПХ) и вызывает эксплуатационную дагерфэренционнум' погрешность получаемой угломерной информации, ¿нтерференцконная- ошибка, вызываемая взаимодействием статисти-1эск!1 независимых лучей изучена достаточно хорошо и для ее снижения используются методы временной обработки принятых сигналов 1,2]. Погрешности, обусловленные интерференцией лучей, пара-:етры которых имеют детерминированную взаимосвязь, исследованы ! значительно меньшей степейл. Между тем на практике, особенно [ри работе в бортовых условиях, такие случаи достаточно типичны I реализуются, когда вблизи приемных антенн находятся паразитам перекэлучаэдие металлические препятствия. Учет таких пог-©сностей принципиально ваген и в настоящее время выполняется с :окощ№ эмпирических поправочных таблиц, получаемых на основе орогостоящих натурных экспериментов. Таким образом, несомненна практический интерес приобретает теоретический анализ и на го основе расчет пеленг ц::онньк характеристик угломерных сис-ем, возмущаемых действием паразитных переизлучателей. Резуль-аты такого расчета позеолят существенно упростить и автомати-ировать учет интерференционных погрешностей, а такке будут

полезными при выборе места расположения приемной АР угломерной системы. Теоретический расчет характеристик-антенн в присутствии металлических цилиндрических переизлучателей, соответствующих конкретным практическим условиям работы, в' литературе освещен недостаточно. Строгий теоретический расчет влияниг паразитных переизлучателей на работу пеленгацконных систем г доступной литературе практически отсутствует. Выполненная в СЗ] теоретическая оценка влияния судовых переиэдучателзй (корпусг судна, мачты, трубы) на работу навигационного рамочного КВ пе-.ленгатора является весьма приближенной.

Для приема радиосигналов в угломерных. системах КВ и УН диапазона широко используются вибраторные антенные ресетки. Типичные металлические переизлучающие препятствия (например, 'дк судовых условий - трубы, мачты, ограждения, для подвигай;: пз-ленгаторных станций - стойки, опоры и т. д.)' такте' могут быт: представлены сплошными или дискретными цилиндрическими структурами.

Сказанное выше, таким образом, определяет практическую ак туалькость, перспективность и новизну предмета настоящего исс лрдоЕания - возмущений разовых полскганионных,характеристик

О

вызываемых типичными паразитным.*'. переиалучатедямк ^ клгсз Е-поляризованных линейных вибраторных структур.

}г!етоды исследования. Для расчета азакгричесгож то коз структурах линейных цилиндрических вибраторов в работе нрпня метод интегральных уравнений (ЙУ) типа Галлена. Зтст.!,:етсд о: носится к строгим, алгоритмически эффективен и универсален, о; нако, по мере роста электрической толщины вибраторов он, классической формулировке, предполагет введение, проволочных мс делей цилиндров, что ограничивает строгость результатов С43.

анной работе' зтот недостаток преодолевается за счет введения 7 Галлена'в поверхностной формулировке для полых цилиндров, пя обеспечения максимальной общности и расширения возможностей эстирования метод расчета формулируется для характеристик •изучения/рассеяния.

При исследовании влияния формы профиля цилиндрического пе-гнзлучателя на возмущение ПХ в работе используются поверхностью ЕСН)-уравнения. Существенным препятствием для их применения расчетам в полосе частот в случае замкнутых поверхностей яв-аются перазитные резонансы, возникающие при любом прямом йетс-е численного ресэиия в окрестности резонансных частот внутрен-эй .области [53.' Интерпретация численных резонансов как эзультг.та разбалтывания решений системы линейных алгебраичес-их уравнений (СЛАУ), принятая в литературе, не точна С6]. Для реодоления отих ограничений в работе изложена новь* интерпре-ащга численных резонанасных явлений.

Учитывая, что практическая реализация метода ИУ сопровож-ается численным рещением СЛАУ высоких порядков, требуя высокой опрости вычислительных средств, для экономии вычислительных есурсов и получети легко интерпретируемых результатов вагшое рактлческое значение.приобретает развитие аналитического мето-а расчета возмущенных пеленгационных характеристик, позволяемо достаточно просто при заданной погрешности определять ин-ерференционные ошибки' на основе аналитических соотнесений.

Белью работы в связи с этим является:

- строгое электродинамическое исследование влияния типичных аравитных переизлучатэлей на фазовые пеленгационные характе-истики вибраторных структур;

- построение строгого алгоритш электродинамического расчета

характеристик вибраторных структур на основе аппарата ИУ ти Галле на, охватывающего цилиндрические излучатели макскмалы возможной электрической толщины;

- реализация эффективного и алгоритмически'простого мето; устранения численных резонансов в решениях поверхностных ИУ д; цилиндрических излучателей резонансной электрической толщины;

- построение приближенного аналитического метода расчета т терференцконных ошибок:

В соответствии с реализацией поставленных в. работе целе . на защиту выносятся сдедуюкдае полокения:

1. Орщие закономерности поведения интерференционных погреп костей фазовых пеленгационных характеристик вибраторных струг, тур, возмущаемых действием переизлучателей:

-•максимальное значение интерференционной сспбки (девкацп пеленга) определяется удалением и поперечником рассеяния пере излучателя, а ее азимутальная зависимость определяется величи ной фазового пути до перекзлучателя и его фазовой характерксти гай рассеяния;

- настройка птыревого переизлучателя в резонанс влияет на ве личину интерференционной погрешности более существенно, чем ег удаление;

- влияние деформации кругового профиля цилиндрического пере излучателя на величину интерференционной ошибки зависит от направления деформации по. отношению к направления ка перекзлуча-тель из центра приемной АР;

. 2. Взаимное влияние приемных вибраторов АР вызывает интерференционную погрешность фазоразностной пеленгационной характеристики. • 3. Модифицированное интегральное уравнение типа Галлзна да

. расчета двумерной плотности осевого тока на поверхности вибраторов средней электрической толщины.

4. Аналитическое описание, интерпретация и методика устранения численных резонансов в решениях поверхностных интегральных уравнений.

5. Метод приближенного аналитического расчета интерференционных ошибок фазовых пеленгационных характеристик общего типа, вызываемых многолучевостыо произвольного происхождения.

Научная новизна материалов, представленных в данной работе, заключается в следующем. Предложена новая, поверхностная, форма интегрального уравнения типа Галлена для определения двумерной плотности осевой составляющей тока на поверхности цилиндрических вибраторов средней электрической толщины. Изложена новая интерпретация численных резонансов в решениях ИУ для замкнутых поверхностей и на ее основе реализован нс:;ый, алгоритмически эффективный метод их устранения. Впервые в строгой электродинамической постановке выполнено исследование фазовых пеленгационных вибраторных структур, содержащих паразитные переизлучатели. По данным выполненного исследования получены новые количественные и качественные результаты, характеризующие влияние .типичных переизлучателей на фазовые.пеленгационные характеристики. Развит новый, универсальный, метод аналитического расчета интерференционных ошибок фазовых пеленгационных характеристик общего типа, вызываемых многолучевостыо произвольного происхоэдения.

Практическое применение. Результаты исследования возмущений пеленгационных характеристик, вызываемых паразитными переизлучателями, могут использоваться для оценки максимальной девиации пеленга, поведения девиации е заданных азимутальных

секторах и т. д. в конкретных эксплуатационных условиях. Количественные результаты по девиации могут быть полезными при выборе места расположения примемной АР с учетом требуемого сектора пеленгования. Сформированный пакет прикладных' программ может быть включен в специальное математическое обеспечение ЭВМ обработки угломерной информации и после надлежащей адаптации использован для программной компенсации интерференционных погрешностей пеленгационных характеристик при возможности оперативного учета возможных изменений расположения переизлуча-делей.

Практические и Методические результаты, полученные в диссертации, эффективно использованы в научно-исследовательских работах "Тркер-РВО", "Теслин-РВО", выполненных в Ростовском госуниверситете за период 1984-1989 гг по решениям правительства, и послужили основанием для НИР "Мелодия-Р", выполняемой по плану 1992-1993 гг.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и _ обсуждались на IX научно-технической конференции Новороссийского высшего инженерного морского училища (г. Новороссийск, 1984 г.), Ростовской областной научно-технической конференции, посвященной Дню радио (г. Ростов-на-Дону, 1990 г.), Всесрюзной научно-технической конференции "ФАР-80" (г. Казань, 1990 г.), теоретическом семинаре научно-исследовательского радиофизического института (г. Е Новгород, конь, 1991 г.), научных семинарах и сессиях в Ростовском государственном университете и НИИ Физики.

Публикации. ¡Материалы диссертации опубликованы в 7 печатных работах.

Личное участие. Автором выполнены все теоретические исследования возмущений фазовых пеленгационных характеристик, вызы-

,зае:.:ых паразитным; переизлучателями. Им разработаны вычислительные программа решения систем интегральных уравнений типа Галле на и позерхгостных Е(Н)- КУ. Бее численные результаты, представленные з работе, получены автором. Им предложена поверхностная форма КУ типа Галлека, выполнен анализ сходимости численных репэнкй ИУ, численно и аналитически исследованы характерные признаки резонансных численных рекений поверхностных ИУ. Амором развит метод .аналитического, расчета интерференционных ошибок фазовых пеленгационных характеристик общего типа. Им сформулированы ьызоды и основные теоретические положения, содержащиеся в диссертациии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения при общем объеме 158 страниц, включающем 43 рисунка на 37 страницах, 2 таблицы на двух страницах и библиографический список из 117 названий на 11 страницах.

СОДЕРЙиИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполняемых исследований, сформулированы цели работы, дано краткое изложение диссертации по главам, приведены основные результаты и положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе анализа литературных источников рассмотрены особенности и основные трудности численного решения проволочных и поверхностных ИУ при анализе структур вибраторов различного радиуса Здесь выбрана наиболее гибкая схема репения ИУ Галлена, включающая использование в качестве базисных функций сплайнов 1-го порядка и поиск вспомогательных констант из общей СЛАУ, и определены основные факторы, препятствующие ее

эффективной реализации. Установлено, что увеличение радиуса антенны обостряет проблему расходимости решения в точке сосредоточенного возбуждения и при использовании приближенного ядра ИУ. По результатам краткой характеристики известных способов обхоча этой трудности определена необходимость построения модели распределенного возбуждения, устраняющей расходимость решения, и оценки границы применимости приближенного ядра по величине электрического радиуса антенны.

далее рассмотрены принципиальные, присущие всем прямым ме-' .тодам, трудности получения физически корректных численных решений Е(И)-ИУ для замкнутых поверхностей в окрестности точек, внутреннего резонанса. Причиной численных резонансоз в литературе принято считать разбалтывание решений СЛАУ вследствие ошибок округления при резком ухудшении обусловленности матрицы СЛАУ на резонансных частотах внутренней области. Такой трактовке противоречат два фавора: 1) увеличению порядка решаемой СЛАУ должно соответствовать более сильное разбалтывание численных решений, а практические расчеты-показывают, ' что с ростом порядка аппроксимации резонансные эффекты ослабевают; 2) дата •при тех значениях числа обусловленности, которые, соответствуют разболтанны;.! решениям (-10 1 ) точности представления чисел "и современны:: ЭВМ (16 и более разрядов мантиссы) должно быть достаточно для получения устойчивых решений. В силу этих факторов разбалтывание численных решений СЛАУ не может быть признанс основной причиной резонансных.явлений. Этот вывод подтвервде;: решением Е, Н - ИУ двумерной задачи рассеяния Е,Н-поляризованной плоской волны на круговом цилиндре, которое было выполненс методом коллокации при использовании сплайнов 1-й и 3-й степени, точности вычисления матричных элементов СЛАУ не хуже Ю"3 I

16-значном представлении мантиссы для порядков аппроксимации решения (и соответственно, СЛАУ) 45. ..75. При числах обусловленности ~103 отличие решения от аналитических значений составило десятки процентов и более в зависимости от типа уравнения и поляризации падающей волны. Результаты расчета токов такта показали, что улучшение представления решения (повышение порядка аппроксимации, переход к сплайнам более высокого порядка) приводит не к усилению, а к ослаблению резонансных эффектов и сужению резонансной кривой, что свидетельствует об отсутствии численной неустойчивости. Ifo результатам краткой характеристики известных методов устранения численных резонансов определена их громоздкость и.недостаточная строгость. Две следующие главы посвящены разрешению этих трудностей.

Во второй главе проведено исследование сходимости численных решений проволочного ИУ Галлена в зависимости сг вида ядра ¡1 типа возбуждения для вибраторов различного радиуса и выполнено распространение метода ИУ Галлена на вибраторы средней электрической толщины. Здесь предложена простая модель распределенного возбуждения постоянным электрическим полем в зазоре конечной ширина на поверхности вибратора Для этой модели выполнено аналитическое решение ИУ в электростатическом приближении, показавшее, что распределение тока в этом случае не имеет особенностей. С учетом электростатического характера особенности тока в точке сосредоточенного возбуждения сделан вывод об отсутствии особенности решений ИУ при распределенном возбуждении и в резонансной области. Решение ИУ для волнового вибратора с электрическим радиусом а/А - 0,(305 , 0,02 , выполненное при различных значениях ширины возбуждающего зазора Ь/Л - 0, 0,01 , 0,015 , 0,02 для числа сплайнов N - 11...99 показало, что мо-

дель распределенного возбуждения позволяет получить хоропую сходимость входного сопротивления Z„„ для обоих значений -радиу-

ВХ

■са при использовании строгого ядра ИУ. При ревекии ИУ с приближенным ядром для а/Л - 0,02 сходимость Z , отсутствует и для распределенного возбуждения. При сосредоточенном возбуждении (t /Л - 0) расходимость Z„„ для а/Л =■ 0,005 практически совпадает

аХ.

для строгого и приблиг-екного ядер. При а/л - 0,02 расходимость Z^ для приближенного.ядра проявляется значительно сильнее, чек для строгого. Решение ИУ для вибратора с а/Л "0,02 , облучаемого- плоской волной, показало, что использование' приближением ядра рриводит к смешению резонансного 1/Л , соответствующего строгому ядру, на величину -3%. Для вибратора-с а/л - 0,005 эте смещение, пренебрежимо мало. По сйвокупности аналогичных результатов для вибраторов других радиусов предложено оценивать границу применимости приближенного ядра для упрощения числеиноп решения проволочного ИУ величиной a/л ~ 0,01 . При ресешм проволочного ИУ для вибраторов больпего радиуса следует использовать ядро в строгой форме, при отом для устранения особекност; в ядре предложена эффективная замена переменных.

Для обобщения математического аппарата ИУ Галлёна для виб

о

раторов средней электрической толщины предложена поверхностна форма ИУ для учета азимутальной зависимости осевого тока. Сис тема модифицированных ИУ типа Галлена имеет вид:

Й»

, ¿-m d2m =

• [Ja 0

Здесь n~l,2,...L , eE - внешнее электрическое поле, Сл Р (f) вспомогательные функции, R^-RmnC^a-ia'jfirv.Z^" расстояние мевд элементами тока на боковой поверхности вибраторов. ЭффектиЕ

ность предложенной модификации ИУ Галлена определяется сравнением с методом проволочных моделей. Расчет дзухпозиционнсго поперечника рассеяния цилиндра с аД - 0.104 показал, что для поверхностного ИУ типа Галлека сходимость результата достигается уже при числе азимутальных сплайнов N » 4 , тогда как решение системы проволочных ИУ для модели цилиндра не обеспечивает сходимости и при количестве проволок il » 8, По нормированной ДН рассеянного поля оба метода дают близкие, хорошо сходящиеся результаты. Аналогичное сравнение было зыполнено при решении задачи о возбуждении данного цилиндра осевым диполем ( 1/Л - 0,125, а/Л "3,3-10 ° ), расположенным на расстоянии 2а/Л - 0,208 от оси цилиндра без осевого смещения. В этом случае метод поверхностных ИУ типа Галлена также дает ощутимый выигрыш: азимутальная ДН по полному злеотричэскому полю стабилизируется уже при ÎJ -4, тогда как для проволочной модели приемлемая сходимость ДК достигается при N - 3. Аналогичный вывод относится к сходимости входного сопротивления возбуждающего диполя. На примере 5-эле-менткой круговой ЛР и судовых антенных конфигураций, содержащих цилиндрические элементы среднего радиуса (мачты, трубы), выполнено сравнение расчетных ДН с экспериментальными результата»-« (Г-12,5 1.1Гц), показавшее их отличие в среднем не более 3%. Предложенная поверхностная формулировка ИУ Галлена таким образок снимает необходимость применения проволочных моделей и является практически строгой для полых цилндров при Е-поляризованном возбуждении. Азимутальная составляющая плотности электрического тога при таком возбуждении пренебрежимо мала С 5, с. 133].

В третьей главе установлены причины паразитных резонансных .'.влений в численных решениях Е(Н)-ИУ и предложен способ их эффективного устранения. Для выявления причин резонансов рассмот-

рено общее аналитическое представление резонансных численных решений ИУ двумерных задач дифракции, построенное в результате выполнения всех шагов описываемого численного алгоритма в аналитической форме. Конкретизация общих соотношений выполнена для Е,Н -уравнений рассеяния плоской полны на поверхности кругового цилиндра и записаны явные выражения для численных решений, получаемых методом сп.гчйн-коллокации. При аппроксимации плотности поверхностного тока N сплайнами 1-й степени в решении Н-КУ для Е-поляризации плоской золны аналитическое представление численного решения имее^ вид: ^

Ш = 2Мй ¿41тЗиЬ)дагп^/(нЭКа)Зт(кйКЛт) ; .

( (?т- множитель Неймана, ^(п) - дзета-функция Римана). Аналогичные представления получены для численных решений Е-ИУ и Н-ИУ при Н-поляризации. Показано, что добавочный (по отношению к классическому решению) член определяется отличием базисных Функций разложения решения от собственных функций интегрального оператора при конечном порядке аппроксимации. Соответственно 0 при К-оо или при базисных функциях в форме собственных. Ветмчина йт определяет отличие численных решений от классических: в регулярных точках она описывает их сходимость, а в окрестности резонанансных частот внутренней области вызывает паразитные резонансы, что непо родственно следует из рассмотрения •)г при Л^(ка)— 0. С использованием аналитических представлений численных' решений и разложения ядра по собственным функциям интегрального оператора найдены аддитивные поправки к ядрам расс-

. N

мотренных ИУ, компенсирующие и следовательно, устраняющие резонансные явления. Для Н-ИУ при Е-поляризации эта поправка

имеет вид: ДК - А«соз( т(-г -М»)). В общем случае рассеивате-гл=Ч

лей произвольного гладкого профиля, . когда собственные функции неизвестны, результирующая коррекция ядра ИУ для устранения паразитных ' резоиансов- реализуется по приблиданной схеме: 1) в элементы матрицы СЛАУ вводятся стартовые поправки, получаше на основе аналитических поправок для близких модельные задач для данного порядка аппроксимации; 2) для данного уравнения составляется характерная целевая функция задачи (касательная составляющая суммарного электрического вектора, нормальная составляющая сухарного :.:агк;ггпсго " вектора); 3) последовательны:-/ решением СЛАУ минимизируется целевая функция, при этом определяются поправки, устраняется резонанс и улучшается сходимость решения. С помощью аналитических представлений определены наиболее характер:::« признаки резонансных решений. Резонансные точки численных решений ИУ снесены от резонансных точек внутренней области. Величина'Смещения определяется видом аппроксимирующих функций численного решения ИУ и уменьшается с ростом порядка дискретизации ИУ (для Е-ИУ ~т2/(2!.')3, для Н-ИУ ~п2/ (2'02, п-номер резонанса). Численные решения Е-ИУ при резонансе характеризуются резким возрастанием по-амплитуде (до ~1000 %). Численные решения Н-ИУ при резонансе существенно ограничены и различным точкам рассеивающей поверхности соответствуют различные резонансные криыи. Частотная область проявления численных резонансов для Н-ИУ рода существенно больше, чем для Е-ИУ.

Описанные теоретические. результаты полностью подтверждены детальным расчетом резонансных кривых; полученных при прямом численном решении интегральных уравнений для цилиндра, облучаемо Е-поляризован ной плоской волной в окрестности 1,2-го. рего-нансов (для Е-ИУ а/Л - 0,6098 , 0,8174- , для Н-ИУ а/Л - 0,293 ,

0,466). Для всех рассмотренных случаев выполнено устранение резонансных явления при N - 6, 8, 12 (2М точек на окружности цилиндра) и получены решения, с графической точностью совпадающие с классическими в пределах всей окрестности существования паразитных резонансов (-5%), кроме собственно точек внутреннего резонанса, где возникают некоторые иокачения $ (и невязки суммарного электрического поля для Н-ИУ), связанные с отсутствием единственности решения интегральных уравнений на резонансных частотах внутренней области. Установлено, что учет в поправке только ш-й гармоники обеспечивает коррекцию строго т-го резонанса. На примере цилиндра с произвольным гладким профилем г(;?)

м

_ Од

-а(1н'2_ а_зш (у/2)) , ец--2, а„=2, М-2) подтверждена эффек-п-и а 1 с-

тивность предложенной приближенной методики устранения резонансов при неизвестных собственных функциях для 1,2-го резонансов Н-ИУ (а/Л - 0,28;0,55) и 1-го резонанса Е-ИУ (а/Л - 0,7155) при N - 6, 8 (2Н точек равномерной дискретизации направляюще ). В этих случаях ширина резонансной кривой с -10% сокращалась до' -0,5 7. , при этом установлено усиление паразитных резонансов при переходе от кругового профиля к овальному (рис.).

Ч ...4/Л " 0,042 ; = 0,416 ' Ц ул - 0,25 ;

а, ул - 0,21-10"3 ;

ад/Л - 0,104 ;

а9/Л - 8,8-10"® ;

а,ои1/Л'-0.33 ;

10,11 - румерные

цилиндры;

Рис.

В четвертой главе на основе расчета токов ^ ' 4 на вибратора.: приемной АР (рис.) выполнен анализ возмущений пеленгаци-онных характеристик агсЬг(((Ф( ^ ))/(Ф(11 )-С{ 13 ))) __ (фазоразн'остная ПХ) и Л - агс^Ц^- 14)/( -13)) (ПХ типа Эд кок), вызываемых паразитными переизлучателями 5. ..11 . Численные результаты приведены в виде графиков зависимости оперных фазовых разностей и девиации пеленга от азимута падающей еолны. Для полуволковего тонкого штыря 5 максимум девиации 1(?л1т - 12°, 7°для удалений.И/Л" 1,0 , 2,0, при этом нуди соответственно Л- 47, 81, 111. 145 и 35, 55, 72, 87, 101, 115, 134, 158 градусов. Осезое смещение Ь щтыря по отношению к центру АР вызывает снижение м п\ ( ~ 10% для Ь/Л - 0,25). Для цилиндра 8 ш т -17? 12,° 10°для О/Л 1,0;1,5;2,0 , при этом ход ОсЦсА) для 5, 8 одинакоз .для с). < 90°, а затем возникает существенное азимутальное смещзнке 0^(31) за счет действия фазовой ДН рассеяния цилиндра. Для пары полуволновых штырей 5, 7 1бк|т - 16,° 11° при Б/Л -1.0; 2,0; &(!) имеет квадрантальньй вид; приск< 15,° <1= 0О?с1> 165? отмечается взаишкошенс:эдпощее действие штырей. Для штырей 5,6 на удалении Б/Л - 0,5 - 18? 29? при этом зависи-

мость АЗ^ОО в интервале <Х< 90°(облучение из области, содержащей штыри) испытывает существенные искажения (до -30%) и может превышать кёзтЛ . для 9-вибраторной стенки 8 (модели ' плоского отражателя Л/2х Л/2) при <3/Л - 0,208 , Б/Л -» 0,5;|ЙЬ.1т - 15°, фаза поля, падающего из не содержащей стенку области, практически не искажается в продольном направлен™.

Ш результатам сравнения С?с*. для трехмерного и двумерного цилиндров равного'радиуса обоснована возможность использования „зумерной модели цилиндрического переизлучателя для исследования влияния фор?^ы его профиля на возмущение пеленгационных ха-

рактеристик. На основе решения поверхностного Е-ИУ выложено

11

исследование влияния деформации кругового профиля на Ой (Л). Изменение фермы профиля в направлении на переизлучатель 10 практически не изменяет т и ход (¡к(Л) в интервале (Л , соответствующем рассеянию вперед. Для Л , соответствующих боковому и обратному рассеянию, ход 11(1(4) испытывает азимутальное смещение. При изменении формы профиля в направлении, перпендикулярном направлению на переизлучатель 11 , происходит снижение Ик1т. . а ход

ш изменяется в области углов, соответствующей направлению наибольшего изменения профиля. С ростом удаления цилиндра происходит расширение азимутальной области,. где возникает изменение вызываемое изменением формы профиля.. Расчет <Х (Л) в окрестности точек численного резонанса кругового и овального цилиндров 11 соответственно а/Л - 0,609 , 0,716 показал полную практическую несостоятельность результатов. Применение способа устранения резонансов, предложенного в главе 3. позволило получить корректные решения.

По результатам расчета пеленгационных характеристик приемной АР из полуволновых штырей проанализирована погрешность, вызываемая взаимным влиянием приемных вибраторов. Установлено, ч"о взаимодействие приемных вибраторов вызывает квадрантальную погрешность фазоразностной характеристики ( ~ 1°для базы д/К -0,416) Подтверждено, что алгоритм формирования ПХ типа Эдкок позволяет скомпенсировать в:чимное влияние приемных вибраторов. В связи с этим отмечается более высокая уязвимость ПХ типа Эдкок (по сра;чению с фазоразностной) к воздействию паразитных переизлучателей (для рассмотренных случаев - 1,5|(1Н1т ).

Изложен математический формализм аналитического расчета интерференционных ошибок фазовых ПХ общего типа Метод расчета

основан ига 'лучевом представлении переотракенных полей. С помощь..) приблияенного метода выполнена сравнительная оценка влияния настройки и удаления птыревогс переизлучателя на максимальную величину интерференционной ошибки, показавшая, что ~ 30"-пая расстройка равносильна двукратному росту удаления. Погрешность приближенного расчета для вибраторов 5, 8 составила не более 5Z.

3 заключении сформулированы основные результаты и выводы по диссертации.

ССНОЕНЫБ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

¿. Построен алгоритм строгого электродинамического расчета характеристик излучения/рассеяния параллельных линейных вибраторных структур на основе аппарата КУ типа Галлена. Данный алгоритм позволяет охватить вибраторы с электрической толщиной а/Л до -0,1. Эта возкоккость достигнута за счет модификации ИУ Галлена для учета азимутальных вариаций осевого тока на поверхности вибраторов среднего радиуса, в результате которого проволочное ЛУ преобразовано к поверхностной форме, что позволило избавиться от необходимости применения проволочных моделей цилиндров. Разработана эффективна! програхожш реализация построенного алгоритма. ■ ,.

2. Ш результатам сравнения эффективности методов модифицированного поверхностного ' КУ ища Галлена и проволочных моделей установлено, что.при практически эквивалентных вычислительных гатратах метод ИУ типа Галлена для вибраторов о 1/Л ь 0,3 обеспечивает существенно более высокую точность расчетов по сравнению с проволочными моделям ■

3. Предлогая подход к преодолен^ ограничений применимости

метода поверхностных Е(Н) интегральных уравнений, связанных с паразитными численными резонансами. Установлено, что принятая в литературе причина ревонансов (разбалтывание решений СЛАУ вследствие ошибок округления при резком ухудшении обусловленности штрицы СЛАУ на резонансных частотах внутренней области) не полна.

4. Для численных решений ИУ двумерных вадач дифракции построено аналитическое представление, реализованное посредством повторения всех тлагов численного алгоритма в аналитической Форме. Построенное таким образом аналитико-численное решение обладает всеми характерными признаками реального численного решения. включая его резонансные свойства в окрестности резонансных частот внутренней области.

5. Установлено, что численные резонансы - зто результат усиления в окрестности резонансных частот проявления в численном решении отличий базисных функций представления решения при конечном порядке аппроксимации от собственных функций рассматриваемого ИУ. На регулярных частотах это отличие проявляется существенно слабее как сходимость численных решений по величине порядка аппроксимации. Компенсация проявления упомянутых отличий устраняет резонансы в численных решениях ИУ, ускоряет их сходимость и выполняется посредством введения аддитивной корректирующей поправки к ядру ИУ.

6. Выполнено исследован".^ влияния типичных паразитных переизлучателей на пеленгационные характеристики типа Эдкок н фазо-разностную и,остановлены общие закономерности поведения интерференционной ошибки. В присутствии паразитных -переизлучателей разность фаз токов на приемных вибраторах ыокет, превышать, вели-щау пространственного набега. Ы.

7. Выполнено исследование влияния деформации кругового профиля двумерного цилиндра на пеленгационные характеристики, по-казавЕее, в частности, что для получения корректных результатов необходимо учитывать и устранять резонансные явления в оделен--ных ресениях поверхностных ИУ. Деформация профиля кругового цилиндра усиливает влияние численных реэонансов на расчет возмущенных ПХ.

8. Развит приближенный метод оценю! влияния произвольных переизлучателей с заданным:! характеристиками рассеяния на фазовые ПХ общего типа. В аналитической форме получены практические расчетные соотношения, ■ характеризующие зависимость интерферен-цконкей опибки пеленга от удаления, угловой ориентации и параметров рассеяния переизлучателей. На при/ере цилиндров различного радикса получено хоросее совпадение результов строгого и приближенного подходов. Определены основные погрешности приближенного метода и пути их возможного- устранения.

ШБЛШИШС!, ОТРАИАХИЩЕ СОДЕРЕАЗМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пелевин О. Ю., "здоров С. А. Расчет характеристик многовибра--торных антенн в присутствии цилиндрических металлических поверхностей//Тез.' докл. Всесоган. научк. -техк. конф. ФАР-90,. Зазапь, 11-15 1SS0. - С. 74-75.

2. Пэлзвяк О. & , £едороз С. А. Исследование сходимости численного решения уравнения Галлека для симметричного вибратора с зазором конечной ширины /Ростов, ун-т. - Ростов-на-Дону, 1991. - 7 с. -Деп. в БИШТИ 11.02.91. Per. Н 697-БЭ1.

о. Пелевин 0. Ю., Федоров С. А. Применение методов поверхностных интегральных- уравнений и проволочных моделей при исследова-

нии характеристик вибраторных антенн //Изв. вузов. Радиоэлектроника, Т. 34. - 1991. - N 5. - С. . 95-98.

4. Пелеьпн О. Ю., Федоров С. А., Хонду А. А. Особенности расчета характеристик излучения судовых антенн декаметрового диада-зона //Изв. Сев. -Кав. научн, центра высш. школы, сер. ес-теств. науки. - 1991. - вып. 3. - С. 43-45.

5. Федоров С. А., Пелевин О. JQ., Иаликский В. R Резонансные явления в решении интегральных уравнений электродинамики //Изе. вузов СССР. Радиофизика, т. 32. - 1989. -. N 12. - С. 1493. Деп. Е ВИНИТИ 10.11.1989. Рег. N 6754-В89. - 15 с.

6. Федоров С. А., Пелевин 0. Ю. Анализ и устранение резонансных явлений в решении интегральных уравнений электродинамики //Тез. докл. обл. научн. -техн. конф., посвященной Дна радио.

- Ростов-на-Дону, 1990. - С. 11-12.

7. Барабашов В.Г.. Пелевин 0.Ю. Оценка эффективности применения углового усреднения для снижения интерференционной ошибки фазового пеленгатора //Труды научн. -иссх икет. Радио (ffil-ИР). - 1990. - H 1. - 38-39.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Getbing P. J. D Radio direction finding and resolution of irulti-component flelds. - Peter Perigrinus, Southgate Housa, Stevenage, England, 197a - 329 p.

2. Барабашов Б. Г., Пелевин О. Ю. Оценка эффективности алгоритмов усреднения интерференционной ошибки амплитудного пеленгатора //Радиотехника. - 1989. - M 4. - С. 3-5.

3. Monich 6. Antenna elements for improved shipboard HF d 1 rect ion-f i nd 1 ng //IEE Proc., v.134, pt. F. - 1987. - H 6.

- P. 609-614.