Радиопромышленность. 2021; 31: 45-55
Влияние климатических факторов на амплитудно-фазовое распределение поля на апертуре цифровой антенной решетки
https://doi.org/10.21778/2413-9599-2021-31-1-45-55Аннотация
Постановка проблемы. В процессе эксплуатации стационарные крупноапертурные цифровые антенные решетки (ЦАР) подвергаются влиянию климатических факторов, в том числе в виде снежного и гололедного покрытий. Такое влияние неизбежно приводит к искажению амплитудно-фазового распределения (АФР) поля на апертуре ЦАР, что обусловливает необходимость учета и компенсации указанных факторов на АФР поля антенных решеток.
Цель. Разработка более простого в техническом отношении и точного в исполнении метода компенсации искажений АФР поля на апертуре стационарной крупноапертурной ЦАР, вызванных влиянием климатических факторов в виде снежного и ледяного покрытия.
Результаты. В статье анализируется влияние климатических факторов в виде снежного и гололедного покрытий на искажение АФР поля на апертуре ЦАР. Получена зависимость снижения мощности зондирующего сигнала от толщины слоя снега и льда на апертуре. Разработана методика коррекции искажений АФР поля, обусловленных влиянием климатических факторов, которая отличается простотой технической реализации и более высокой точностью коррекции искажений. Предложен вариант технической реализации способа коррекции искажений АФР поля.
Практическая значимость. Разработанный метод может быть использован на этапах создания и эксплуатации стационарных крупноапертурных ЦАР при учете влияния климатических факторов в виде снежного и ледяного покрытия на АФР поля.
Список литературы
1. Амплитудно-фазовое распределение поля на раскрыве деформированной активной фазированной антенной решетки / А. П. Алешкин, Ю. А. Шишов, Н. А. Козлов, Д. В. Сергеев, В. В. Подольцев, А. Ф. Покора, А. М. Глазнев // Вопросы радиоэлектроники. 2016. № 10. С. 68–73.
2. Коррекция амплитудно-фазового распределения поля на раскрыве деформированной крупноапретруной стационарной фазированной антенной решетки / Ю. А. Шишов, С. Е. Шалдаев, Д. В. Сергеев, М. Г. Вахлов, В. В. Подольцев // Радиопромышленность. 2018. Т. 28, № 3. С. 55–63. DOI: 10.21778/2413-9599-2018-28-3-55-63.
3. Патент РФ на изобретение № RU 2644999. Способ управления амплитудно-фазовым распределением поля на раскрыве фазированной антенной решетки / Ю. А. Шишов, Д. В. Сергеев, Н. А. Козлов, С. Е. Шалдаев, А. В. Прокофьев, С. Е. Мещеряков. Заявл. 27.07.2016. Опубл. 27.07.2016.
4. Влияние снежного покрытия на характеристики излучения рефлекторных антенн / О. И. Сухаревский, С. В. Нечитайло, Г. И. Хлопов, О. А. Войтович // Радиотехника и электроника. 2015. Т.60, № 6. С. 633-641. DOI: 10.7868/S0033849415060157.
5. Патент РФ на изобретение № RU 2233018 C1. Способ противообледенения наземной параболической антенны и устройство для его решения / Головенкин Е. Н., Халиманович В. И., Козлов А. Г., Кесельман Г. Д., Тестоедов Н. А., Овечкин Г. И., Мелкомуков А. А., Котов А. Н., Чернявский С. А., Антипьев А. И., Леканов А. В., Смирных В. Н., Антонов Н. М. Заявл. 18.08.2003. Опубл. 20.07.2004.
6. Патент РФ № RU 2446521 C2. Способ компенсации искажений амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве адаптивной антенной решетки, обусловленных влиянием климатических факторов / Габриэльян Д. Д., Прыгунов А. Г., Рахманинов А. И., Трепачев В. В., Худяков В. В. Заявл. 28.01.2010. Опубл. 27. 03.2012.
7. Патент РФ № RU 2358362 C1. Радиопрозрачный купол / Клещевников Г. М., Сакулин А. Н., Семенов И. С., Соколов С. М., Янов В. Г.Заявл. 17.10.2007. Опубл. 06.10.2009.
8. Патент РФ № RU 2207668 C2. Способ термостабилизации параболической антенны и устройство для его осуществления / Козлов А. Г., Халиманович В. И., Головенкин Е. Н., Овечкин Г. И., Леканов А. В., А. Н. Котов, Двирный В. В., Мелкомуков А. А., Морозов П. С., Чернявский С. А. Заявлено 08.12.2000. Опубликовано 27.06.2003.
9. Федосеева Е. В., Щукин Г. Г. Исследование влияния осадков на точность СВЧ радиометрических наблюдений // Труды ГГО. 2010. Вып. 562. С. 226–242.
10. Design and analysis of fractal antennas for wideband applications. India, National institute of technology, 2014. 53 p.
11. Патент РФ № RU 2233018 C1. Способ противооблединения наземной параболической антенны и устройство для его реализации / Головенкин Е. Н., Халиманович В. И., Козлов А. Г., Кесельман Г. Д., Тестоедов Н. А., Овечкин Г. И., Мелкомуков А. А., Котов А. Н., Чернявский С. А., Антипьев А. И., Леканов А. В., Смирных В. Н., Антонов Н. М. Заявл. 18.08.2003. Опубл. 20.07.2004.
12. Cвод правил СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85, утв. приказом Минстроя России от 03.12.2016 № 891/пр // Доступ из справочной правовой системы «КонсультантПлюс».
13. Гусев Ю. А. Основы диэлектрической спектроскопии. Казань: Казанский государственный университет, 2008. 112 с.
14. Боярский Д. А., Мировский В. Г., Тихонов В. В. Частотно-зависимая модель эффективной диэлектрической проницаемости влажности снега // Радиотехника и электроника. 1994. Т.39, № 10. С. 1479–1485.
15. Пименов Ю. В., Волман В. Н., Муравцов А. Д. Техническая электродинамика. М. : Радио и Связь, 2000. 536 с.
16. Патент РФ № 2717351, G01R29/10/42. Способ компенсации искажений амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве адаптивной антенной решетки, обусловленных влиянием климатических факторов / С. Е. Шалдаев, В. В. Подъячев, Ю. А. Шишов, Д. В. Сергеев, М. Г. Вахлов. Заявл. 07.03.2019. Опубл. 23.03.2020.
Radio industry (Russia). 2021; 31: 45-55
Influence of climatic factors on the amplitude-phase field distribution at the digital antenna array aperture
https://doi.org/10.21778/2413-9599-2021-31-1-45-55Abstract
Problem statement. During operation, stationary large-aperture digital antenna arrays (DAA) are affected by climatic factors, including snow and ice cover. This influence inevitably leads to distortion of the amplitude-phase distribution (APD) of the field at the DAA aperture, which makes it necessary to consider and compensate for these factors on the APD of the antenna array field.
Objective. Development of a more technically simple and precise method for compensating for APD field distortions at the aperture of a stationary large-aperture DAA caused by the influence of climatic factors of snow and ice cover.
Results. The article analyzes the influence of climatic factors of snow and ice on the distortion of the APD field at the DAA aperture. The dependence of the power reduction of the probing signal on the thickness of the snow and ice layer at the aperture is obtained. The correction method of APD field distortions caused by climatic factors’ influence is developed, which is characterized by simplicity of technical implementation and higher accuracy of correction of distortions. A technical realization of the method of correction of distortions of the APD field is proposed.
Practical implications. The developed method can be used at the stages of creation and operation of stationary large-aperture DAAs, taking into account the influence of climatic factors of snow and ice cover on the field APD.
References
1. Amplitudno-fazovoe raspredelenie polya na raskryve deformirovannoi aktivnoi fazirovannoi antennoi reshetki / A. P. Aleshkin, Yu. A. Shishov, N. A. Kozlov, D. V. Sergeev, V. V. Podol'tsev, A. F. Pokora, A. M. Glaznev // Voprosy radioelektroniki. 2016. № 10. S. 68–73.
2. Korrektsiya amplitudno-fazovogo raspredeleniya polya na raskryve deformirovannoi krupnoapretrunoi statsionarnoi fazirovannoi antennoi reshetki / Yu. A. Shishov, S. E. Shaldaev, D. V. Sergeev, M. G. Vakhlov, V. V. Podol'tsev // Radiopromyshlennost'. 2018. T. 28, № 3. S. 55–63. DOI: 10.21778/2413-9599-2018-28-3-55-63.
3. Patent RF na izobretenie № RU 2644999. Sposob upravleniya amplitudno-fazovym raspredeleniem polya na raskryve fazirovannoi antennoi reshetki / Yu. A. Shishov, D. V. Sergeev, N. A. Kozlov, S. E. Shaldaev, A. V. Prokof'ev, S. E. Meshcheryakov. Zayavl. 27.07.2016. Opubl. 27.07.2016.
4. Vliyanie snezhnogo pokrytiya na kharakteristiki izlucheniya reflektornykh antenn / O. I. Sukharevskii, S. V. Nechitailo, G. I. Khlopov, O. A. Voitovich // Radiotekhnika i elektronika. 2015. T.60, № 6. S. 633-641. DOI: 10.7868/S0033849415060157.
5. Patent RF na izobretenie № RU 2233018 C1. Sposob protivoobledeneniya nazemnoi parabolicheskoi antenny i ustroistvo dlya ego resheniya / Golovenkin E. N., Khalimanovich V. I., Kozlov A. G., Kesel'man G. D., Testoedov N. A., Ovechkin G. I., Melkomukov A. A., Kotov A. N., Chernyavskii S. A., Antip'ev A. I., Lekanov A. V., Smirnykh V. N., Antonov N. M. Zayavl. 18.08.2003. Opubl. 20.07.2004.
6. Patent RF № RU 2446521 C2. Sposob kompensatsii iskazhenii amplitudno-fazovogo raspredeleniya polya v raskryve adaptivnoi antennoi reshetki, obuslovlennykh vliyaniem klimaticheskikh faktorov / Gabriel'yan D. D., Prygunov A. G., Rakhmaninov A. I., Trepachev V. V., Khudyakov V. V. Zayavl. 28.01.2010. Opubl. 27. 03.2012.
7. Patent RF № RU 2358362 C1. Radioprozrachnyi kupol / Kleshchevnikov G. M., Sakulin A. N., Semenov I. S., Sokolov S. M., Yanov V. G.Zayavl. 17.10.2007. Opubl. 06.10.2009.
8. Patent RF № RU 2207668 C2. Sposob termostabilizatsii parabolicheskoi antenny i ustroistvo dlya ego osushchestvleniya / Kozlov A. G., Khalimanovich V. I., Golovenkin E. N., Ovechkin G. I., Lekanov A. V., A. N. Kotov, Dvirnyi V. V., Melkomukov A. A., Morozov P. S., Chernyavskii S. A. Zayavleno 08.12.2000. Opublikovano 27.06.2003.
9. Fedoseeva E. V., Shchukin G. G. Issledovanie vliyaniya osadkov na tochnost' SVCh radiometricheskikh nablyudenii // Trudy GGO. 2010. Vyp. 562. S. 226–242.
10. Design and analysis of fractal antennas for wideband applications. India, National institute of technology, 2014. 53 p.
11. Patent RF № RU 2233018 C1. Sposob protivoobledineniya nazemnoi parabolicheskoi antenny i ustroistvo dlya ego realizatsii / Golovenkin E. N., Khalimanovich V. I., Kozlov A. G., Kesel'man G. D., Testoedov N. A., Ovechkin G. I., Melkomukov A. A., Kotov A. N., Chernyavskii S. A., Antip'ev A. I., Lekanov A. V., Smirnykh V. N., Antonov N. M. Zayavl. 18.08.2003. Opubl. 20.07.2004.
12. Cvod pravil SP 20.13330.2016. Nagruzki i vozdeistviya. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 2.01.07-85, utv. prikazom Minstroya Rossii ot 03.12.2016 № 891/pr // Dostup iz spravochnoi pravovoi sistemy «Konsul'tantPlyus».
13. Gusev Yu. A. Osnovy dielektricheskoi spektroskopii. Kazan': Kazanskii gosudarstvennyi universitet, 2008. 112 s.
14. Boyarskii D. A., Mirovskii V. G., Tikhonov V. V. Chastotno-zavisimaya model' effektivnoi dielektricheskoi pronitsaemosti vlazhnosti snega // Radiotekhnika i elektronika. 1994. T.39, № 10. S. 1479–1485.
15. Pimenov Yu. V., Volman V. N., Muravtsov A. D. Tekhnicheskaya elektrodinamika. M. : Radio i Svyaz', 2000. 536 s.
16. Patent RF № 2717351, G01R29/10/42. Sposob kompensatsii iskazhenii amplitudno-fazovogo raspredeleniya polya v raskryve adaptivnoi antennoi reshetki, obuslovlennykh vliyaniem klimaticheskikh faktorov / S. E. Shaldaev, V. V. Pod\"yachev, Yu. A. Shishov, D. V. Sergeev, M. G. Vakhlov. Zayavl. 07.03.2019. Opubl. 23.03.2020.
