Неэквидистантные двумерные антенные решетки, синтезированные с использованием латинских квадратов и циклических разностных множеств

Предмет и цель работы. В последнее время проявляется интерес к использованию неэквидистантных активных фазированных антенных решеток (АР) в радиолокаторах самолетов для улучшения аэродинамики термических режимов их работы. Неэквидистантные линейные АР уменьшают количество элементов антенны без заметной потери разрешения (точности) и в то же время поддерживают низкий уровень боковых лепестков. Почти все большие антенны радиотелескопов и дальних радиолокаторов представляют собой решетки с неэквидистантным расположением элементов и с незаполненной апертурой. Целью данной работы является разработка новых и нетрадиционных методов построения неэквидистантных АР с помощью латинских квадратов и циклических разностных множеств.

Методы и методология работы. Алгоритм вычисления координат АР с использованием значений элементов латинских квадратов в этом случае такой же, как при построении решетки на основе магических квадратов. Он основан на использовании значения элемента порождающей матрицы (сформированного квадрата) в качестве основы интерферометра, образованного соседними элементами. Изучены диаграммы направленности АР и оценены уровни боковых лепестков полученных неэквидистантных антенн.

Результаты работы. Показана возможность синтеза больших АР на основе композиции квадратов, использующих циклические разностные множества (ЦРМ) для образования элементов латинских квадратов. Предложены метод их построения и алгоритм синтеза. Изучены свойства АР такого типа, обеспечивающие при высокой степени разрешения достаточно малое боковое излучение. Исследованы особенности и основные характеристики таких антенн.

Заключение. Сделаны выводы о новизне предложенной концепции построения неэквидистантных АР на основе латинских квадратов, у которых в качестве элементов использованы ЦРМ, и о достоинствах этой концепции по сравнению с известными методами. Показана возможность синтеза больших АР на основе композиции квадратов, использующих ЦРМ для образования элементов латинских квадратов с малыми коэффициентами заполнения и избыточности и допустимыми значениями бокового излучения. По характеристикам они превосходят используемые до настоящего времени неэквидистантные двумерные решетки, построенные на основе только ЦРМ. Изучены характеристики полученных решеток. Показано, что использование латинского квадрата, использующего ЦРМ в качестве элементов в синтезированной матрице, позволяет значительно улучшить его характеристики, а также обеспечивает возможность более гибкого изменения параметров дизайна (v, k, l).