Введение к работе
tTr-: |
Актуальность теш. В последние годы в теории и практике радиосвязи все большее внимание уделяется антенным системам с пространственной асимметрией, таким, например, как многозвенные кусочно-линейные проволочные структуры, разветвленные многопроводше антенны в виде полотен из вертикальных и горизонтальных вибраторов, а так&е проволочные антенны на проводящих телах. Примером последних являются выпускные тросовые антенны летательных аппаратов, составляющие объект изучения настоящей диссертации. Актуальность исследований в этой области обусловлена практической значимостью названных антенн в низкочастотной части диапазона радиоволн, где они обладают рядом преимуществ по сравнению с наземными излучающими антеннами: высокой эффективностью, мобильностью, а также способностью возбуждать волны ТЕ-поляризации, менее чувствительные к ионосферным изменениям и шуму грозовых разрядов, чем волны ТМ-поляризации. Применительно к выпускным антеннам летательных аппаратов значение теоретических методов исследования особенно велико в связи со сложностью и высокой стоимостью проведения натурных экспериментальных исследований. На современном этапе развития теории выпускных антенн актуальными являются следующие направления: 1) совершенствование передающих характеристик в связи с растущими требованиями увеличения дальности и надежности радиосвязи; 2 исследование нестационарных откликов антенны на возбуждение широкополосными импульсными сигналами в целях разработки систем защиты бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Предъявляеше к антенне требования по повышению уровня подводимой мощности, увеличению эффективности излучения и
улучшению диапазонных свойств приводят к постановке новых задач, не решаемых в рамках известных приближенных методов , и требующих разработки более совершенных моделей выпускных антенн и адекватных им методов математического исследования. К таковым, в частности, относятся задачи учета влияния на характеристики антенны кривизны ее троса и расчета выпускных антенн с индуктивной нагрузкой. Первая задача встает в связи с проблемой повышения эффективности излучения вертикально поляризованной составляющей электрического поля путем придания антенне спиральной конфигурации посредством движения носителя по кругу определенного радиуса. Вторая задача обусловлена необходимостью улучшения диапазонных свойств антенны и повышения уровня.подводимой к ее входу мощности. Перечисленные задачи поставлены применительно к выпускным антеннам впервые. Методы исследования, разработанные в настоящей дис-есертации на основе строгого электродинамического подхода, позволяют не только решать новые задачи, но и осуществить проверку ранее используешх приближенных подходов к расчету передающих характеристик выпускных антенн лэтательных аппаратов.
Целью диссертации является: і Построение адекватных физико-математических моделей выпускных антенн летательных аппаратов на базе строгого электродинамического подхода;
2 разработка методов асимптотического исследования и численного моделирования выпускных антенн;
3)расчет и анализ спектральных приемо-передавщих характеристик различных модификаций выпускных антенн, исследование нестационарного отклика на возбуждение широкополосным сигналом.
Методы исследоьодий. При решении поставленных задач кс-
_ 4 -
пользовались метода электродинамики (метод интегральных уравнений) и теории приемо-передающих антенн, математический аппарат теории последовательных приближений, линейной алгебры и преобразования Фурье, а также методы математического моделирования на ЭВМ.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Получены обобщенные интегральные уравнения, описывающие распределение тока в~ пространственйой системе произвольно связанных прямолинейных проводов.
-
Разработан асимптотический метод расчета распределения тока в кусочно-линейной проволочной антенне.
-
Исследованы основные электродинамические характеристики (продольное распределение тока и частотная зависимость входного сопротивления)выпускных антенн различных модификаций.
-
Исследован эффект понижения минимальной частоты рабочего диапазона выпускной антенны за счет включения в нее индуктивной нагрузки; выведена формула расчета последней.
-
На основании экспериментальных данных скорректирована формула расчета входного сопротивления выпускной антенны, учитывающая антенный зазор и растяжение троса.
5. Проведено исследование нестационарного отклика выпускной антенны на воздействие импульса грозового разряда.
Практическая ценность. Предложенные в диссертации теоретические методы электродинамического- анализа проволочных антенных систем были использованы при расчетах и разработке іроволочннх излучателей, а также при разработке и исследовании новых типов выпускных антенн летательных аппаратов. Результаты анализа нестационарного отклика антенны на возбуждение шрокополосныш сигналаш могут быть использованы при юстроении систем защиты бортового радиоэлектронного, оборудования от молний и преднамеренных помех, а также для ресе-
ния задач электромагнитной совместимости. Автор выносит нз защиту:
-
Новую форму интегральных уравнений для продольного распределения тока в системе произвольно связанных тонких прямолинейных проводов, отличающуюся компактностью записи и упрощающую, тем самым, алгоритмизацию решения в случае геометрически слоншх систем.
-
Асимптотический метод решения интегральных уравнений для распределения тока в кусочно-линейных антеннах, состоящих их последовательно соединенных тонких прямолинейных проводов неодинаковых длин, радиусов и проводимостей и произвольной ориентацией в пространстве.
-
Проведенное исследование электродинамических характеристик различных модификаций выпускных антенн летательных аппаратов, позволяющее разработать рекомендации по улучшению дальности и надежности "радиосвязи.
Апробация результатов. Основные результаты диссертации докладывались на межотраслевой научно-технической конференции "Средства связи в авиации" (Горький,1988), на 16-оы и 17-ом Всесоюзных семинарах "Распространение километровых и более длинных радиоволн" (Омск, 1990; Томск,1991), а также на семинарах научно-исследовательского радиофизического института (НИШ, Н.Новгород) и научно-производственного объединения "Полет" (Н.Новгород).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в статьях 11—63, а такие в трудах конференцій [7-93 и семинаров IIQ-II1.
Структура и объем диссертации, диссертация состоит из введения,.четырех глав и заключения/ Объем диссертации составляет 135 страниц машинописного текста, включая 28 рисунков на 28 страницах и список литературы, который содержит
138 наименований.
