priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2022-65-10-763-774pribor-277Research ArticleНАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИSCIENTIFIC AND PRACTICAL DEVELOPMENTSОценка взаимного влияния двух рупорных излучателей, возбуждаемых мощными широкополосными импульсами в Х-диапазонеAssessment of the Mutual Influence of Two Horn Emitters Excited by Powerful Broadband Pulses in the X-BandСкоробогатоваО. А.SkorobogatovaО. A.

Ольга Анатольевна Скоробогатова — канд. техн. наук, доцент, старший научный сотрудник

Санкт-Петербург

Olga A. Skorobogatova — PhD, Associate Professor, SeniorResearcher

St. Petersburg

vka@mail.ruВоенно-космическая академия им. А. Ф. МожайскогоA. F. Mozhaisky Military Space Academy2022021220246510763774Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/277

Предложена методика численного оценивания взаимного влияния двух соприкасающихся рупорных излучателей, возбуждаемых мощными широкополосными импульсами в Х-диапазоне. Методика базируется на положениях геометрической теории дифракции и теории антенных решеток, она включает численное решение задачи дифракции цилиндрической волны на выпуклой двугранной импедансной клиновидной структуре при возбуждении ее негармоническим импульсом. Излучаемое поле представлено в виде суперпозиции падающего, отраженного, преломленного и дифракционного полей. При таком подходе учет широкополосности возбуждаемого сигнала заключается в представлении спектра излучаемого поля в рассматриваемой области произведением спектра возбуждаемого негармонического сигнала на пространственно-частотную характеристику импедансной клиновидной структуры. Важное преимущество предложенной методики заключается в том, что точность расчета пространственно-частотной характеристики определяется точностью асимптотического решения задачи дифракции на клине для гармонического случая и выбором числа точек дискретизации. Установлено, что вид пространственно-частотной характеристики клиновидной структуры определяется ее электрофизическими и геометрическими параметрами, направлением возбуждения и наблюдения, он оказывает влияние на характеристики и параметры возбуждаемого импульса; при этом высокочастотные составляющие спектра подвергаются большему подавлению, по сравнению с низкочастотными, приводя к изменению его амплитуды и увеличению длительности, что в конечном итоге влияет на эффективность передаваемой мощности.

A technique for numerical estimation of the mutual influence of two contiguous horn emitters excited by powerful broadband pulses in the X-band is proposed. The technique is based on the provisions of the geometric theory of diffraction and the theory of antenna arrays, it includes a numerical solution of the problem of diffraction of a cylindrical wave on a convex dihedral impedance wedge-shaped structure when excited by a non-harmonic pulse. The radiated field is represented as a superposition of incident, reflected, refracted and diffraction fields. With this approach, the consideration of the broadband of the excited signal consists in representing the spectrum of the radiated field in the region under consideration by the product of the spectrum of the excited inharmonic signal on the spatial frequency characteristic of the impedance wedge-shaped structure. An important advantage of the proposed technique is that the accuracy of calculating the spatial frequency response is determined by the accuracy of the asymptotic solution of the wedge diffraction problem for the harmonic case and the choice of the number of sampling points. It is established that the type of spatial-frequency characteristic of a wedge-shaped structure is determined by its electrophysical and geometric parameters, the direction of excitation and observation, and it affects the characteristics and parameters of the excited pulse; at the same time, the high-frequency components of the spectrum are subjected to greater suppression compared to lowfrequency ones, leading to a change in its amplitude and an increase in duration, which ultimately affects the efficiency of the transmitted power.

рупорный излучательширокополосный сигналматрица рассеяниякоэффициент отражениядифракция краевых волнимпедансный клинпространственно-частотная характеристика клинаfeedhornbroadband signalscattering matrixreflection coefficientedge wave diffractionimpedance wedgespatial-frequency characteristic of wedgeReferencesЕфимов А. Г., Каменев А. Г., Корнеев С. А., Чистюхин В. В. Принципы проектирования бортовых многолучевых приемных АФАР систем спутниковой связи // Изв. вузов. Электроника. 2020. Т. 25, № 1. С. 73—78. DOI: 10.24151/1561-5405-2020-25-1-73-78.Efimov A.G., Kamenev A.G., Korneev S.A., Chistyukhin V.V. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Elektronika, 2020, no. 1(25), pp. 73–78, DOI: 10.24151/1561-5405-2020-25-1-73-78. (in Russ.)Овчинникова Е. В., Гаджиев Э. В. и др. Особенности построения бортовых антенных решеток космических аппаратов // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2018. № 3. С. 66—76.Ovchinnikova E.V., Vin Fam Van, Kondratyeva S.G., Generalov A.G., Gadzhiyev E.V., Vasilyev O.V., Kalinin T.V., Vasilyev V.D. Radio Engineering and Telecommunication Systems, 2018, no. 3, pp. 66–76. (in Russ.)Мещеряков В. В., Маркова Н. В., Юрманов П. Д. Моделирование и практическая реализация широкополосной двухгребневой рупорной антенны с шириной рабочей полосы более октавы и высоким уровнем кроссполяризационной развязки // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2019. Т. 22, № 5. С. 42—51. DOI: 10.32603/1993-8985-2019-22-5-42-51.Meshcheriakov V.V., Markova N.V., Iurmanov P.D. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics, 2019, no. 5(22), pp. 42–51, DOI: 10.32603/1993-8985-2019-22-5-42-51. (in Russ.)Куроптев П. Д., Левяков В. В., Фатеев А. В. Широкополосная рупорная антенна диапазона 0,8–30 ГГц // Докл. ТУСУР. 2016. Т. 19, № 2. С. 23—27.Kuroptev P.D., Levyakov V.V., Fateev A.V. Proceedings of the TUSUR University, 2016, no. 2(19), pp. 23–27. (in Russ.)Hansen R. C. Phased Array Antennas. 2nd ed. Wiley series in microwave and optical engineering. Texas A&M University, 2009. 571 p.Hansen R.C. Phased Array Antennas, Wiley series in microwave and optical engineering, Texas A&M University, 2009, 571 p.Volakis J. Antenna Engineering Handbook. McGraw-Hill, 2007. 1755 p.Volakis J. Antenna Engineering Handbook, McGraw-Hill, 2007, 1755 р.Bruns C., Leuchtmann P., Vahldieck R. Аnalysis and Simulation of a 1–18 GHz Broadband Double-Ridged Horn Antenna // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2003. Vol. 45, N 1. P. 55—60.Bruns C., Leuchtmann P., Vahldieck R. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 2003, no. 1(45), pp. 55–60.Боровиков В. А., Кинберг Б. Е. Геометрическая теория дифракции. М.: Связь, 1978. 248 с.Borovikov V.A., Kinberg B.E. Geometricheskaya teoriya difraktsii (Geometric Theory of Diffraction), Moscow, 1978, 248 р. (in Russ.)Курушин А. А., Пластиков А. Н. Проектирование СВЧ устройств в среде CST Microwave Studio. М.: Изд-во МЭИ, 2011. 155 с.Kurushin A.A., Plasticov A.N. Proyektirovaniye SVCH ustroystv v srede CST (Microwave Studio Designing Microwave Devices in CST Microwave Studio), Moscow, 2011, 155 р. (in Russ.)Сазонов Д. М. Многоэлементные антенные системы. Матричный подход. М.: Радиотехника, 2015. 144 с.Sazonov D.M. Mnogoelementnyye antennyye sistemy. Matrichnyy podkhod (Multi-Element Antenna Systems. Matrix Approach), Moscow, 2015, 144 р. (in Russ.)Бендерский Г. П., Крячко А. Ф., Сташкевич А. И., Шалдаев С. Е. Рассеяние электромагнитных волн на радиолокационных отражателях сложной формы. СПб: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2005. 480 с.Bendersky G.P., Kryachko A.F., Stashkevich A.I., Shaldaev S.E. Rasseyaniye elektromagnitnykh voln na radiolokatsionnykh otrazhatelyakh slozhnoy formy (Scattering of Electromagnetic Waves on Radar Reflectors of Complex Shape), St. Petersburg, 2005, 480 р. (in Russ.)Скоробогатова О. А. Особенности решения задачи дифракции электромагнитных волн на конечных импедансных клиновидных структурах при определении априорной информации о радиолокационных характеристиках средств вооружения и военной техники // Тр. Военно-космической академии имени А.Ф.Можайского. 2018. Вып. 665. С. 88—97.Skorobogatova О.А. Proceedings of the Mozhaisky Military Space Academy, 2018, no. 665, pp. 88–97. (in Russ.)Скоробогатова О. А. Асимптотическое решение задачи дифракции плоской электромагнитной волны на цилиндрической структуре c импедансным покрытием // Тр. Военно-космической академии имени А. Ф. Можайского. 2017. Вып. 663. С. 171—177.Skorobogatova О.А. Proceedings of the Mozhaisky Military Space Academy, 2017, no. 663, pp. 171–177. (in Russ.)Зернов Н. В. О решении нестационарных краевых задач электродинамики // Сб. докладов Академии наук СССР. 1951. Т. LXXX, № 1. C. 33—35.Zernov N.V. Collection of reports of the Academy of Sciences of the USSR, 1951, no. 1(LXXX), pp. 33–35. (in Russ.)Гольдштейн Л. Д., Зернов Н. В. Электромагнитные поля и волны. М.: Сов. радио, 1971.664 с.Goldstein L.D., Zernov N.V. Elektromagnitnyye polya i volny (Electromagnetic Fields and Waves), Moscow, 1971, 664 р. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.