СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-9

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ влияние на диаграмму направленности наблюдается при увеличении диэлек трической проницаемости материала обтекателя в области бокового излуче ния в угловом секторе θ = ±(10 ° …90 ° ) по отношению к нормали на носовое на правление. На рисунке 5 приведено распределе ние напряжённости электрического поля в ближней зоне для системы ан тенна – обтекатель при различных электрофизических параметрах мате риала обтекателя. Видно, что при уве личении диэлектрической проница емости фазовый фронт волны всё более искривляется, что ведёт к увели чению боковых лепестков и искаже ниюдиаграммынаправленности. Ана логичные распределения были полу чены методом ИУ для двумерной задачи антенна – обтекатель. Кроме того, было исследовано влия ние линейных фазовых искажений на диаграмму направленности системы антенна – обтекатель. Смещение фа зового центра облучателя в направле нии, перпендикулярном оси зеркала, приводило к повороту диаграммы на правленности в сторону, противопо ложную смещению облучателя. Угол поворота диаграммы направленности (в данном случае 6,3 ° ) определялся смещением облучателя и фокусным расстоянием. Смещение облучателя из фокуса ши роко используется для управления ди аграммной направленности антенны. На рисунках 6 и 7 изображены диа граммы направленности системы ан тенна – обтекатель при различном значении диэлектрической прони цаемости и линейных фазовых иска жениях. На рисунке 8 изображены распреде ления поля в ближней зоне системы антенна – обтекатель с различной ди электрической проницаемостьюи ли нейными фазовыми искажениями. Следует учитывать, что при смещении облучателя из фокуса фазовое распре деление поверхности раскрыва нели нейно даже при отсутствии обтекателя, поскольку фаза изменяется не только по линейному закону, но и по кубичес кому, что приводит к искажению диа граммы направленности. Наличие об текателя усиливает нелинейность фа зового распределения на поверхности раскрыва зеркала. Во избежание зна чительных искажений, обусловленных кубической фазовой погрешностью, угол поворота диаграммы направлен ности не должен превышать удвоен нойширины главного лепестка по по ловинной мощности. Авторами было исследовано влия ние обтекателя конической формы при различных геометрических и электрофизических параметрах обте кателя. Влияние формыобтекателя мо делировалось путём изменения угла при вершине обтекателя для внутрен него и внешнего конуса; относитель ная диэлектрическая проницаемость материала обтекателя составляла ε = 4. На рисунке 9 приведены диаграммы направленности в Н плоскости систе мы антенна – обтекатель. Как видно из семейства диаграмм, рост угла раскры ва в «носовой» части обтекателя приво дит к росту бокового излучения, что объясняется увеличением уровня по ля, отражённого от обтекателя в на правлении зеркала. Распределение на пряжённости электрического поля в непосредственной близости от обте кателя показано на рисунке 10. З АКЛЮЧЕНИЕ Программный пакет FEKO может быть успешно использован для иссле дования влияния обтекателя на харак теристики антенны на основе строго го электродинамического подхода. Как показали исследования, этот па кет является мощным инструментом решения задач оптимизации геомет рических и электрофизических пара метров антенного обтекателя с целью снижения его влияния на диаграмму направленности антенны. В рамках пакета программ имеется возмож ность исследования обтекателей с кусочно неоднородными электрофи зическими параметрами материала. Несомненным достоинством пакета является гибридный подход, позволя ющий комбинировать точные и высо кочастотные методы решения при мо делировании. Л ИТЕРАТУРА 1. Каплун В.А. Антенные радиопрозрачные обтекатели (этапыисследований и разра боток). Радиотехника. 2002. №11. С. 6–15. 2. Бойко М.А., Титов А.Н., Ястребов В.П. Обте катели РЛС самолетов нового поколения. Радиотехника. 2002. № 11. С. 39–40. 3. Gordon R.K., Mittra R. Finite Element Analysis of Axisymmetric Radomes. IEEE Trans., An tenna Propagation. July 1993. Vol. AP 41. No 7. P. 975–981. 4. Singh S., Wilton D.R. Analysis of an Infinite Pe riodic Array of Slot Radiators with Dielectric Loading. IEEE Trans., Antenna and Propaga tion. 1991. Vol. AP 39. No 2. P. 190–196. 5. Chu R. S. Analysis of an Infinite Phased Array of Dipole Elements with RAM Coating on Ground Plane and Covered with Layered Radome. IEEE Trans., Antenna and Propaga tion. 1991. Vol. AP 39. No 2. P. 164–176. 6. Bayard P.R. Analysis of infinite Arrays of Mi crostrip Fed dipoles printed on protruding dielectric substrates and covered with a di electric radome. IEEE Trans., Antenna and Propagation. 1994. Vol. AP 42. No 1. P. 82–89. 7. SadighA., Arva E. Deformation of Horizontal Radiation Pattern of TV Transmitting Anten nas Due to a Thin Dielectric Radome. IEEE Trans., Antenna and Propagation. August 1992. Vol. AP 40. No 8. P. 776–782. 8. Yurchenko V.B., Ayhans A., Nosich A.I. Numeri cal Optimization of a Cylindrical Reflector in Radome Antenna System. IEEE Trans., An tenna and Propagation. 1999. Vol. AP 47. No 4. P. 668–673. 9. Altintas A., Ouardani S., Yurchenko V.B. Ap proximating circular radome by dielectric slab in tha antenna simulatons. Microwave Physics and techniques. 1997. P. 291–296. 10. Rengarajan S.R., Gillespie E.S. Asymptotic Ap proximations in Radome Analysis. IEEE Trans., Antenna and Propagation. 1998. Vol. AP 36. No 3. P. 635–644. 63 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2011 Рис. 10. Распределение напряжённости электрического поля в ближней зоне для системы антенна – обтекатель в Е плоскости при различных значениях угла раскрыва обтекателя а) α = 15°; б) α = 20°, в) α = 25°; г) α = 40° а) б) в) г) © СТА-ПРЕСС