В монографии рассмотрены вопросы расчёта и конструирования печатных многолучевых антенных решёток с модифицированными фазовращателями и излучателями дипольного вида. Отработана трёхэтапная модель синтеза, включающая математическое моделирование, расчёт начальных геометрических размеров проводной модели и её параметрической оптимизации при электродинамическом моделировании. Получены расчетные соотношения для определения входных импедансов многоэлементного излучателя дипольного вида с концевым питанием. Проведено исследование интегрирования синтезированных дифференциальных фазовращателей в каналы печатных диаграммообразующих устройств Батлера, демонстрируется возможность увеличения полосы рабочих частот при равнозначных технических характеристиках: 4-канального устройства с 9 до 36 %, а 8-канального устройства до 48 %.
Работа поддержана грантами НГТУ № С21-16, фондом содействия инновациям по программе УМНИК № 77332, 23 публикациями в рецензируемых журналах, включая две англоязычные работы 3-го квартиля цитатно-аналитической системы «Web of Science», а также двумя патентами Российской Федерации № 2729513 (2020 год) и № 2757538 (2021 год).
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ............................................................................................................................................... 7
1. ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПЕЧАТНЫХ МНОГОЛУЧЕВЫХ
АНТЕНН С ДИАГРАММООБРАЗУЮЩИМИ МАТРИЦАМИ БАТЛЕРА ............................... 9
1.1. Общие сведения ....................................................................................................................... 9
1.2. Характеристика ретроспективного анализа и обзора литературы .................................... 14
1.3. Печатные излучатели и ДОУ Батлера ................................................................................. 16
1.4. Дифференциальные фазовращатели .................................................................................... 38
Вывод по первому разделу .......................................................................................................... 46
2. СИНТЕЗ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ФАЗОВРАЩАТЕЛЕЙ НА СВЯЗАННЫХ
ЛИНИЯХ С ТЕМ-ВОЛНАМИ ...................................................................................................... 47
2.1. Широкополосный направленный ответвитель ................................................................... 47
2.2. Дифференциальные фазовращатели на связанных линиях ............................................... 52
Выводы по второму разделу ........................................................................................................ 66
3. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ПЕЧАТНЫЕ ДИПОЛЬНЫЕ ИЗЛУЧЕТЕЛИ И
МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ ДИПОЛЬНОГО ВИДА ........................................ 67
3.1. Излучатель с центральным питанием диполя и симметрирующим устройством
типа «ласточкин хвост» ........................................................................................................ 68
3.2. Излучатель дипольного вида с концевым питанием .......................................................... 71
3.3. Многоэлементный излучатель дипольного вида с концевым питанием .......................... 75
Выводы по третьему разделу ...................................................................................................... 82
4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ДИАГРАММООБРАЗУЮЩИХ
УСТРОЙСТВ БАТЛЕРА ............................................................................................................... 83
4.1. Модернизация участка пересечения .................................................................................... 83
4.2. Диаграммообразующие схемы Батлера 4х4 ........................................................................ 85
4.3. Диаграммообразующая схема Батлера 8х8 с модифицированными дифференциальными фазовращателями ................................................................................................... 94
Вывод по четвёртому разделу ................................................................................................... 100
5. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ
МНОГОЛУЧЕВЫХ ФАЗИРОВАННЫХ АНТЕННЫХ РЕШЁТОК ....................................... 101
5.1. Методика измерения характеристик многолучевых ФАР в безэховой камере ............. 101
5.2. Исследование четырёхлучевой ФАР с дипольными излучателями с центральным
типом питания, симметрирующими устройствами типа «ласточкин хвост»
и матрицей Батлера 4х4 со статическими фазовращателями .......................................... 103
5.3. Исследование четырёхлучевой ФАР с дипольными излучателями с центральным
типом питания, симметрирующими устройствами типа «ласточкин хвост» и матрицей Батлера 4х4 с модифицированными дифференциальными фазовращателями ..... 107
5.4. Исследование четырёхлучевой ФАР с излучателями дипольного вида с концевым питанием и матрицей Батлера 4х4 с модифицированными дифференциальными фазовращателями ...................................................................................................... 111
5.5. Исследование четырёхлучевой ФАР с многоэлементными излучателями дипольного вида с концевым питанием и матрицей Батлера 4х4 с модифицированными
дифференциальными фазовращателями ........................................................................... 116
5.6. Исследование восьмилучевой ФАР с излучателями дипольного вида с концевым
питанием и матрицей Батлера 8х8 с модифицированными дифференциальными
фазовращателями ................................................................................................................. 122
5.7. Исследование восьмилучевой ФАР с многоэлементными излучателями дипольного вида с концевым питанием и матрицей Батлера 8х8 с модифицированными
дифференциальными фазовращателями ........................................................................... 130
Вывод по пятому разделу .......................................................................................................... 137
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................................................ 138
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ ........................................................................... 139
ПРИЛОЖЕНИЕ ................................................................................................................................ 148
1. Четырёхлучевая ФАР со статическими фазовращателями и дипольными излучателями с центральным типом питания ..................................................................................... 148
2. Четырёхлучевая ФАР с модифицированными дифференциальными фазовращателями и дипольными излучателями с центральным типом питания ................................... 152
3. Четырёхлучевая ФАР с модифицированными дифференциальными фазовращателями и излучателями дипольного вида с концевым типом питания .................................. 156
4. Четырёхлучевая ФАР с модифицированными дифференциальными фазовращателями и многоэлементными излучателями дипольного вида с концевым типом питания ...... 160
5. Восьмилучевая ФАР с модифицированными дифференциальными фазовращателями и излучателями дипольного вида с концевым типом питания .................................. 164
6. Восьмилучевая ФАР с модифицированными дифференциальными фазовращателями и многоэлементными излучателями дипольного вида с концевым типом
питания .................................................................................................................................... 168