• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 1028-821X (Online)
ISSN 2415-3400 (Print)

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

Цян, Г, Иян, Л, Луценко, ВИ, Юн, Д
Organization: 

Харбинский инженерный университет, Министерство промышленности и информации КНР
145, ул. Наньтун, район Нанган, Харбин, 150001, КНР

E-mail: guoqiang@hrbeu.edu.cn

Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского
17, ул. Чкалова, Харьков, 61085, Украина

E-mail: yiyangluo@163.com

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Акад.
 Проскуры, Харьков, 61085, Украина

E-mail: lutsenko@ire.kharkov.ua

Институт электроники и информатики Циндаосского университета, Циндао, КНР
308, просп. Нинся, район Шинан, Циндао, провинция Шаньдун

E-mail: cucecc@mail.ru

Язык: русский
Аннотация: 

Предмет и цель работы. В последнее время проявляется интерес к использованию неэквидистантных активных фазированных антенных решеток (АР) в радиолокаторах самолетов для облегчения 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. Предложен 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). 

Ключевые слова: латинский квадрат, неэквидистантные антенные решетки, покрытые частоты, составные квадраты, циклические разностные множества

Статья поступила в редакцию 02.05.2018
PACS: 84.40.Xb
УДК: 621.375.018.756+621.371+537.86; 621.396
Radiofiz. elektron. 2019, 24(1): 
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Луценко В. И., Луценко И. В., Попов И. В., Собо-ляк А. В., Ло Иян. Использование свойств магичес-ких квадратов для апертурного синтеза. 8-я Междунар. конф. «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации»: материалы конф. (Суздаль, Россия, 20–23 сент. 2015), Суздаль, Россия: Российское НТОРЭС им. А. С. Попова, 2015. С. 215–219.
  2. Lutsenko V. I., Popov I. V., Lutsenko I. V., Luo Yiyang, Mazurenko A. V. Nonequidistant Two-Dimensional Antenna Arrays are Based on Magic Squares. 2016 9th Int. Kharkiv Symp. Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW): Proc. Kharkov, Ukraine, 21–24 June 2016. IEEE Catalog Number CFP16780-CDR ISBN 978-1-5090-2266-3.
  3. Kravchenko V. F., Lutsenko V. I., Lutsenko I. V., LUO Yi-yang, Mazurenko A. V., Popov I. V. Non-equidistant two-dimensional antenna arrays based on "magic" squares. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2017. Vol. 8, N 3. Р. 244–253.
  4. Кравченко В. Ф., Луценко В. И., Ло Иян, Попов И. В. Неэквидистантные двумерные антенные решетки на основе латинских квадратов. Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7, № 1(27). P. 4–23.
  5. Kopilovich L. E., Sodin L. G. Linear Non-Equidistant Antenna Arrays. Multielement System Design in Astronomy and Radio Science. Astrophysics and Space Science Library. 2001. Vol. 268, Ch. 6. Р. 77–96. SPRINGER-SCIENCE+BUSINESS MEDIA, B.V. DOI: 10.1007/978-94-015-9751-7
  6. Копилович Л. Е. Безызбыточные конфигурации антенн на двумерной апертуре интерферометра, дающие полное покрытие центральных областей в плоскости пространственных частот. Радиофизика и радиоастрономия. 2012. Т. 17, № 2. С. 176–181.
  7. Lazarus E. Kopilovich, Leonid G. Sodin Multielement System Design In Astronomy And Radio Science / Springer Netherlands, 2001, P. 268.
  8. Thinned aperiodic antenna arrays with improved peak side lobe level control: Pat. USA 4,071,848 / Leeper D. C., 31/01 1978.
  9. Colbourn C. J., Dinitz J. H. Handbook of Combinatorial Designs. 2nd ed. Boca Raton: Chapman & Hall/ CRC, 2007. ISBN 1-58488-506-8.
  10. Baumert L. D. Cyclic Difference Sets. Lecture Notes in Mathematics. Vol. 182. Springer-Verlag, 1971. 172 p.
  11. Björner A., Stanley R. P. A Combinatorial Miscellany. Geneva: L'Enseignement Mathématique, 2010. 164 p.
  12. Dénes J., Keedwell A. D. Latin squares and their applications. New York-London: Academic Press, 1974. 547 p. ISBN 0-12-209350-X. MR 0351850