Анализ диаграммы направленности приемо-передающей кольцевой антенной решетки с малым уровнем боковых лепестков

Abstract

RU: Актуальность. Преимуществом кольцевых антенных решеток является возможность кругового электронного сканирования лучом без искажения характеристик диаграммы направленности за счет изменения распределения тока на ее элементах. Данная особенность, в сочетании с современными технологиями и цифровыми методами диаграммообразования открывает перспективу применения кольцевых антенных решеток в обзорных РЛС военного и гражданского назначения вместо антенных систем с механическим вращением. Цель. Исследование возможностей уменьшения уровня боковых лепестков диаграммы направленности однокольцевой приемо-передающей антенной решетки при использовании известных амплитудных распределений, применяемых для линейных антенных решеток. Метод. Для проведения исследования использован метод фазовых мод, при котором произвольная функция возбуждения кольцевой антенной решетки представляется в виде суммы компонент (мод) фазового возбуждения, а диаграмма направленности кольцевой антенной решетки являет собой суперпозицию диаграмм направленности, создаваемых отдельными фазовыми модами возбуждения. Данный метод позволяет применять к кольцевым антенным решеткам методы, используемые для синтеза диаграмм направленности и уменьшения уровня боковых лепестков линейных антенных решеток за счет использования специальной трансформационной матрицы. Результаты. Разработана имитационная математическая модель дискретной однокольцевой антенной решетки, которая обеспечивает возможность исследования эффективности использования амплитудных распределений, известных для линейных антенных решеток, для уменьшения ее уровня боковых лепестков. Выводы. Проведенные вычислительные эксперименты подтвердили возможность применения метода фазовых мод для формирования диаграммы направленности с малым уровнем боковых лепестков в приемо-передающих кольцевых антенных решетках. Показан вариант практического применения амплитудного u1088 распределения Дольфа-Чебышева для формирования диаграммы направленности кольцевой решетки. UK: Актуальність. Перевагою кільцевих антенних решіток є можливість кругового електронного сканування променем без спотворення характеристик діаграми напрвленості за рахунок зміни розподілу струму на її елементах. Дана особливість, в поєднанні з сучасними технологіями і цифровими методами діаграмоутворення відкриває перспективу застосування кільцевих антенних решіток в оглядових РЛС військового і цивільного призначення замість антенних систем з механічним обертанням. Ціль. Дослідження можливостей зменшення рівня бічних пелюсток діаграми направленості однокільцевої приймально-передавальної антенної решітки при використанні відомих амплітудних розподілів, що застосовуються для лінійних антенних решіток. Метод. Для проведення дослідження використано метод фазових мод, при якому довільна функція збудження кільцевої антеної решітки представляється у вигляді суми компонент (мод) фазового збудження, а діаграма направленості кільцевої антеної решітки являє собою суперпозицію діаграм направленості, що створюються окремими фазовими модами збудження. Даний метод дозволяє застосовувати до кільцевих антенних решіток методи, що використовуються для синтезу діаграм направленості і зменшення рівня бічних пелюсток лінійних антенних решіток за рахунок використання спеціальної трансформаційної матриці. Результати. Розроблено імітаційну математична модель дискретної однокільцевої антенної решітки, яка забезпечує можливість дослідження ефективності використання амплітудних розподілів, відомих для лінійних антенних решіток, для зменшення її рівня бічних пелюсток. Висновки. Проведені обчислювальні експерименти підтвердили можливість застосування методу фазових мод для формування діаграми направленості з малим рівнем бічних пелюсток в приймально-передавальних кільцевих антенних решітках. Показаний варіант практичного застосування амплітудного EN: Context. A particular advantage of uniform circular arrays is the possibility of scanning the beam within 360° in azimuth without distorting the characteristics of the directivity pattern only by changing the amplitude-phase distribution of the current on its elements. This feature, combined with modern beamforming techniques and digital methods of beamforming opens the prospect of using circular arrays in surveillance radars for military and civil purposes instead of antenna systems with mechanical rotation. Objective. Investigation of the possibility of reducing the sidelobe level of a uniform circular transmit-receive array using known amplitude distributions used for linear arrays. Methods. For the study, a phase-mode excitation technique is used in which an arbitrary excitation function of a uniform circular array is represented as a sum of phase excitation components (modes), and the circular array antenna pattern is a superposition of patterns produced by individual phase excitation modes. This technique makes it possible to apply for circular arrays the methods used to pattern synthesis and reduce the side lobe level in linear arrays due to the use of a special transformation matrix. Results. An imitation mathematical model of a discrete uniform circular array has been developed that provides an opportunity to study the efficiency of using amplitude distributions, known for linear arrays, to reduce its side lobe level. Conclusions. The computational experiments have confirmed the possibility of using the phase-mode excitation technique for a pattern synthesis with low sidelobe level in the uniform circular transmits-receive array. A variant of the practical application of the Dolph-Chebyshev amplitude distribution for the synthesis of a circular array pattern is shown.