Главная страница
Навигация по странице:

  • ОТЧЁТ о прохождении практики

  • Задание обучающегося на практику согласовано*

  • Инструктаж проведен Ознакомлен

  • 09.02.202 3 - 14 .02.202 3

  • IV. АНАЛИЗ ПРОВЕДЁННОЙ РАБОТЫ В ПЕРИОД ПРОХОЖДЕНИЯПРАКТИКИ ОБУЧАЮЩИМСЯ

  • ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ ПРАКТИКИ ОТ ПРОФИЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ*

  • ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ ПРАКТИКИ от университета

  • Приложение к отчету по практике

  • ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ о прохождении практики

  • 1 ОБЗОР МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ЭПР РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ 1.1 Общее понятие ЭПР объектов и ее рассмотрение в радиотехнических системах

  • Радиолокационная цель ЭПР

  • 1.2 Методы снижения ЭПР антенных систем

  • 2.1 Процесс решения задачи

  • Практика. Практика-2-Дзуцев. Учебнаяпроизводственная Тип практики научноисследовательская работа


    Скачать 1.05 Mb.
    НазваниеУчебнаяпроизводственная Тип практики научноисследовательская работа
    АнкорПрактика
    Дата08.05.2023
    Размер1.05 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаПрактика-2-Дзуцев.docx
    ТипНаучно-исследовательская работа
    #1115754



    Федеральное государственное автономное образовательное
    учреждение высшего образования
    «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
    ___________Институт радиотехнических систем и управления____________

    структурное подразделение

    _____________________11.04.01 «Средства РЭБ» ______________________

    специальность/направление подготовки (код, наименование)

    ОТЧЁТ

    о прохождении практики

    обучающегося ___2___ курса (группа _РТмо2-81_)
    Фамилия _____Долобаян________________________________________________________

    Имя ____Левон________________________________________________________________

    Отчество (при наличии) ___Асватурович_______________________________________

    Место практики _____Южный Федеральный Университет____________________________

    наименование профильной организации /структурного подразделения Университета

    Вид практики _____производственная________________________________________

    учебная/производственная

    Тип практики ______научно-исследовательская работа________________________

    указывается в соответствии с ОПОП

    Способ проведения практики________выездная____________________________

    стационарная/выездная

    Сроки прохождения практики с ___09.02.2023____ по ___06.04.2023______________
    Задание обучающегося на практику согласовано*:

    Руководитель практики Руководитель практики

    от Университета от профильной организации

    _____________________________ ______________________________

    подпись, Ф.И.О. подпись, Ф.И.О.

    I. ЗАДАНИЕ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ НА ПРАКТИКУ

    Перечисляются задания обучающегося в соответствии с рабочей программой практики.

    1. Провести сбор и обработку необходимых материалов для выполнения ВКР;

    1. Закрепить умения и навыки самостоятельной научно-исследовательской деятельности по теме ВКР;

    1. Разработка практической части;

    1. Анализ полученных результатов и выводы;

    1. Оформить отчет по практике с обоснованными рекомендациями по дальнейшему использованию и улучшению результатов.









    II. ИНСТРУКТАЖ ПО ОЗНАКОМЛЕНИЮ С ТРЕБОВАНИЯМИ ОХРАНЫ ТРУДА, ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ, ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ, ПРАВИЛАМ ВНУТРЕННЕГО РАСПОРЯДКА




    Инструктаж проведен


    Ознакомлен

    по требованиям охраны труда

    __________________________

    «__09__» ____02____ 2022г.


    _______________________

    «_09_» ____02_____ 2022г.

    по технике безопасности

    по пожарной безопасности

    по правилами внутреннего трудового распорядка

    III. ДНЕВНИК ПРАКТИКИ

    Дата

    Выполненные мероприятия в соответствии с заданием на практику

    09.02.2023-14.02.2023

    Провести сбор и обработку необходимых материалов для выполнения ВКР

    14.02.2023-28.02.2023

    Закрепить умения и навыки самостоятельной научно-исследовательской деятельности по теме ВКР

    01.03.2023-31.03.2023

    Разработка практической части

    01.04.2023-03.04.2023

    Анализ полученных результатов и выводов

    04.04.2023-06.04.2023

    Оформить отчет по практике с обоснованными рекомендациями по дальнейшему использованию и улучшению результатов.























































    IV. АНАЛИЗ ПРОВЕДЁННОЙ РАБОТЫ В ПЕРИОД ПРОХОЖДЕНИЯ
    ПРАКТИКИ ОБУЧАЮЩИМСЯ


    Раздел заполняется обучающимся в соответствии со спецификой практики (на основе полученных отчетных материалов по практике, приведенных в приложении к отчету; может содержать таблицы, графики, статистические данные и т. п.)



    п/п

    Выполненные мероприятия в соответствии с заданием на

    практику

    Анализ проведенной работы

    1

    Поиск литературы по теме

    Получение данных для разработки практической части

    2

    Разработка практической части

    Выполнение поставленных задач по плану

    3

    Оформление отчета

    Получение первичных навыков оформления

    ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ ПРАКТИКИ ОТ ПРОФИЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ*

    Отзыв оформляется руководителем практики от профильной организации в свободной форме с указанием полноты, своевременности и качества проведенной обучающимся работы

    _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

    ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

    Руководитель практики

    от профильной организации ___________ _/ ______________________

    подпись Ф.И.О.

    ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ ПРАКТИКИ от университета

    Отзыв оформляется руководителем практики от Университета в свободной форме с указанием полноты, своевременности и качества проведенной обучающимся работы

    ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

    Оценка ________________________________________________________________ зачтено/отлично/хорошо/удовлетворительно

    Руководитель практики

    от Университета _____________/________________________

    подпись Ф.И.О.

    Приложение к отчету по практике

    Федеральное государственное автономное образовательное
    учреждение высшего образования
    «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
    ___________Институт радиотехнических систем и управления____________

    структурное подразделение

    _____________________11.04.01 «Средства РЭБ» ______________________

    специальность/направление подготовки (код, наименование)

    ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

    о прохождении практики

    обучающегося ___1___ курса (группа _РТмо1-81_)
    Фамилия _____Дзуцев__________________________________________________________

    Имя ____Роман________________________________________________________________

    Отчество (при наличии) ___Константинович_______________________________________

    Место практики _____Южный Федеральный Университет____________________________

    наименование профильной организации /структурного подразделения Университета

    Вид практики _____учебная_________________________________________________

    учебная/производственная

    Тип практики ______научно-исследовательская работа (получение первичных навыков научно-исследовательской работы) _______________________________________

    указывается в соответствии с ОПОП

    Способ проведения практики________стационарно____________________________

    стационарная/выездная

    Сроки прохождения практики с ___09.02.2022____ по ___18.02.2022______________
    Задание обучающегося на практику согласовано*:

    Руководитель практики Руководитель практики

    от Университета от профильной организации

    _____________________________ ______________________________

    подпись, Ф.И.О. подпись, Ф.И.О.

    СОДЕРЖАНИЕ

    ВВЕДЕНИЕ 8

    Цели практики 8

    Задачи практики 8

    1 ОБЗОР МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ЭПР РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ 9

    1.1 Общее понятие ЭПР объектов и ее рассмотрение в радиотехнических системах 9

    1.2 Методы снижения ЭПР антенных систем 15

    1.3 Выводы 20

    2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 21

    2.1 Процесс решения задачи 22

    2.2 Выводы 28

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 31

    ВВЕДЕНИЕ

    Любой радиотехнический объект сделать малозаметным с момента его проектирования значительно проще, нежели пытаться модернизировать и скрыть существующий. В момент проектирования такого объекта изначально устанавливаются требования к его незаметности. Особенно это касается объектов, имеющих в своем составе антенные системы. Для достижения незаметности объектов с давних времен используется различная маскировка. В этой работе маскировка приобретает новый этап развития. В современных условиях необходимостью является маскировка радиотехнический объектов различными методами, в особенности антенных систем, имеющих большие значения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР). Преимущественно данные работы ведутся в военной промышленности, где наиболее распространено использование тех или иных антенных систем, которым необходимо обеспечить незаметность от радаров и радиотехнических устройств противника.

    Цели практики

    Целью практики является получение первичных навыков оформления научно-исследовательской работы и ознакомление с поставленной задачей по выбранной теме.

    Задачи практики

    Задачами практики являются: закрепление теоретических знаний, полученных в вузе, как в процессе магистерской подготовки, так и после первого года обучения в магистратуре; приобщение к социальной среде организации с целью формирования социально- личностных компетенций, необходимых для работы в профессиональной среде; формирование и развитие первичных профессиональных умений и навыков и навыков деловой коммуникации. 

    1 ОБЗОР МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ЭПР РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

    1.1 Общее понятие ЭПР объектов и ее рассмотрение в радиотехнических системах

    Значительный вклад в радиолокационную заметность военных и не только объектов вносят их антенные системы. Так, летательный аппарат (ЛА) несет на своем борту до 100 и более антенн бортового радиоэлектронного комплекса (РЭК), в состав которого входят радиолокационный прицел, радиолокатор с синтезируемой апертурой, доплеровский измеритель скорости и угла сноса, системы связи, радиолокационный визир, пеленгационные системы и многое другое [1, 2]. Кроме того, на ЛА имеются антенны бортовых комплексов радиоэлектронного подавления (РЭП), которые приводят к дополнительному увеличению эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) ЛА.

    На примере такого аппарата можно установить средние значения в процентном соотношении от чего зависит его ЭПР. Вклад антенн РЭК может составлять 10–50%. Если рассматривать крылатые ракеты, то 50–60%, а в ракетах с самонаведением и вовсе система антенн РЭК уже может составлять 30–90% ЭПР объекта. Разумеется, вклад различных антенн в ЭПР отличается. Можно сказать, что наибольшую ЭПР имеют зеркальные антенны большой апертуры (например, антенны радиолокационного прицела), а также плоские антенные решетки. Однако, такие антенны имеют узкую диаграмму обратного рассеяния (ДОР). На рис. 1.1 можно увидеть диаграмму рассеяния однозеркальной параболической антенны с диаметром зеркала 0,6 м, измеренная на волне длиной см.

    Если в целом рассматривать вклад антенного комплекса на примере ЛА, то антенн, которые вносят значительный вклад в ЭПР не так много, как правило, 1–5, если брать ЛА. Другие же антенны имеют маленькие значения (от 0,01 до 1 ), но обладают большой шириной ДОР. На рис. 1.2 можно будет увидеть ДОР линейной вибраторной антенны.



    Рисунок 1.1 ДОР однозеркальной параболической антенны диаметром 0,6 м и фокусным расстоянием 0,2 м, измеренная на волне длинной см при горизонтальной поляризации измерительной РЛС



    Рисунок 1.2 ДОР расположенной вертикально линейной вибраторной антенны при вертикальной поляризации сигнала измерительной РЛС

    1 – в азимутальной плоскости; 2 – в угломестной плоскости; 3 – линейная вибраторная антенна

    Таким образом, зная величины, вкладываемые теми или иными антенными комплексами в ЭПР объекта (в данном примере – ЛА) возникает необходимость в разработке методов по уменьшению радиолокационной заметности антенн. К сожалению, полного устранения заметности добиться невозможно ни для одного из существующих объектов, имеющих радиотехническое оснащение.

    Возможно лишь несколько уменьшить возможности их обнаружения разведывательными РЭК, если покрыть материалами, с помощью которых можно поглощать энергию ЭМВ или применять малоотражающие формы. Однако ощутимый результат даст только снижение ЭПР объекта. Так, уменьшение ЭПР в 16 раз способствует сокращению обнаружения объекта в 2 раза.

    Снизить радиолокационную заметность можно несколькими способами:

    1. Устранением явлений уголковых отражений и увеличения энергии, которая переизлучается в других направлениях. Реализовать это можно с помощью выбора специальной формы объекта.

    2. Использовать специальный радиопоглощающий материал. На практике этот тип снижения заметности можно использовать лишь узконаправленно. Известно, что толщина такого материала должна составлять не менее сигнала излученного РЛС на объект. В зависимости от длины волны, от которого зависит толщина материала.

    3. За счет увеличения доли энергии, которая переизлучается в пространство на кратных или комбинированных гармониках зондирующего сигнала и соответственном снижении доли энергии, излучаемой на основных гармониках. Такой прием реализуется с помощью встраивания в отражающую поверхность нелинейных (например, полупроводниковых) участков и является дорогостоящим и сложным в реализации. В связи с этим на практике пока такой метод применения не нашел.

    Излучатель с большой мощностью, может определить не только наличие какого-либо объекта, но и его геометрическую форму. В связи этим можно понять, что ЭПР объекта зависит напрямую от его размеров. Чем больше объект, тем с большей вероятностью его обнаружат. Недостатками радиотехнических объектов, в состав которых входят антенные системы, является большая ЭПР. Для примера в таблице 1.1 приведены средние значения ЭПР известных объектов.

    Таблица 1.1

    Средние значения ЭПР

    Радиолокационная цель

    ЭПР,

    Истребитель

    3–5

    Транспортный самолет

    до 50

    Транспорт малого тоннажа

    150

    Транспорт среднего тоннажа

    7500

    Транспорт большого тоннажа

    15000

    Крейсер

    14000

    Катер

    100

    Человек

    0,8-1

    Такие цели имеют сложную конфигурацию и состоят из множества различных отражателей. Плоские части объектов отражают всю энергию, что приводит к зеркальному, либо диффузному отображению; выпуклые участки выглядят как «блестящие» точки. К последним относится простая форма – шар (сфера), которая имеет минимальную отражающую поверхность. На рис. 1.3 можно увидеть диаграммы ЭПР различных объектов.



    Рисунок 1.3 Диаграммы рассеяния различных объектов

    Сигнал, отраженный от сложной точечной цели, образуется путем векторного сложения большого числа элементарных сигналов от каждого из элементов цели. Поэтому диаграмма рассеяния реальной цели оказывается многолепестковой, а ЭПР носит сильно флюктуирующий характер. При этом даже незначительные отклонения направления наблюдения (на 0,5 – ) приводят к большим изменениям их ЭПР [3]. Для наглядности многолепестковой диаграммы рассеяния можно обратиться к рис. 4.



    Рисунок 1.4 Круговые диаграммы мгновенной ЭПР при зондировании на частоте 3 ГГц

    Флюктуации ЭПР являются следствием модуляции отраженного от цели сигнала, которая обусловлена следующими причинами:

    - движением цели относительно РЛС;

    - изменением пространственной ориентации цели относительно РЛС, связанной со случайными рысканиями цели по курсу, тангажу или крену;

    - наличием вращающихся элементов конструкции цели (например, лопастей винтов или лопаток турбин у двигателей воздушных целей);

    - вибрациями элементов конструкции цели при ее движении;

    - случайными изменениями условий радиолокационного наблюдения цели и энергетического потенциала РЛС (например, неоднородность атмосферы, неустойчивость работы приемных и передающих устройств и т. д.).

    В связи с флюктуирующим характером ЭПР реальных целей для практических расчетов максимальной дальности действия РЛС пользуются их средними (медианными) значениями. Средние значения ЭПР образуются в результате усреднения значений ЭПР, полученных экспериментально при разных ракурсах цели, значения которых приведены в таблице 1.1.

    В своем определении ЭПР по Сколнику – это количественная мера отношения плотности мощности сигнала, рассеянного в направлении приемника, к плотности мощности радиолокационной волны, падающей на цель с учетом их векторных свойств [4].

    , (1.1)

    ‒ величина электрической составляющей падающего электромагнитного поля;

    ‒ величина электрической составляющей рассеянного электромагнитного поля, замеренная гипотетическим наблюдателем;

    R ‒ расстояние от цели до гипотетического наблюдателя.

    Для снижения заметности применяются различные способы маскировки. В частности, антенны и комплексы покрывают различными материалами или внедряют в саму антенну конструкции, снижающие ЭПР комплекса. ЭПР является условной величиной для выражения количественной оценки отражающих свойств любой радиолокационной цели и рассчитывается по формуле:

    , (1.2)

    P2 — мощность вторичного излучения (поток энергии электромагнитной волны, рассеянный при падении на цель);

    П1 — плотность потока энергии, исходящей от источника облучения;

    D — коэффициент направленного действия отражающего объекта.

    Всем, сказанным выше, подчеркивается актуальность в области разработок снижения ЭПР различных радиотехнических объектов. В данной работе будут рассмотрены методы по уменьшению ЭПР для частного случая, а именно – антенных систем.

    1.2 Методы снижения ЭПР антенных систем

    Имеется большое число публикаций, посвященных исследованию механизма формирования вторичного электромагнитного поля, создаваемого антенными системами [5], и описанию предложений по уменьшению заметности этих систем [6, 7, 8]. Анализ и обобщение известных методов и средств уменьшения вторичного электромагнитного поля, создаваемого антеннами, позволил сформулировать концепцию снижения радиолокационной заметности антенн. Согласно этой концепции, первое направления по уменьшению радиолокационной заметности связано с сокращением общего числа антенн, которые могут находиться на объекте. Этого можно достичь, используя конформные универсальные антенные многофункциональные решетки, которые одновременно могут решать самые различные задачи, в том числе радиолокационное сканирование, радиоэлектронное противодействие, радиосвязь и т. д.

    Идея второй группы методов уменьшения ЭПР состоит в искусственном ухудшении характеристик антенн в нерабочие промежутки времени (между излучением и приемом сигналов или на тот период времени, когда потребность получения и передачи информации отсутствует) посредством изменения свойств прохождения или отражения электромагнитной волны за счет прикрытия антенн электрически управляемыми во времени средами или электрически поворачиваемыми металлическими экранами. В рабочие промежутки времени рабочие характеристики антенн восстанавливаются. Вполне очевидно, что электрически управляемые среды менее инерционны, чем металлические экраны, и позволяют реализовать высокие частоты переключения электрических характеристик. Сигнал о необходимости ухудшения отражательных характеристик может подаваться от системы автоматического сопровождения бортовой РЛС или по другой команде.

    И, наконец, третья группа методов объединена идеей миниатюризации антенн при сохранении их основных рабочих характеристик. В результате за счет уменьшения габаритов антенн мощность вторичного излучения существенного падает, что делает этот метод наиболее эффективным на фоне других.

    Рассмотрим теперь по материалам зарубежной и отечественной открытой печати практические реализации описанных выше методов и средств уменьшения радиолокационной заметности антенн [9].

    Известен способ уменьшения ЭПР апертурных антенн, состоящий в том, что перед антенной устанавливают экран в виде металлической поверхности в форме конуса с прорезанными щелями. Этот экран пропускает волну с частотой и поляризацией собственной РЛС и отражает как металл волны других частот и поляризаций.

    Недостатком способа и устройства его реализации является то, что ЭПР снижается только на других поляризациях и частотах, отличных от поляризации и частоты собственной РЛС. Несмотря на утверждение авторов, что при этом общая ЭПР может быть снижена на 30 дБ, очевидно, что даже при 100%-ном рассеянии сигнала ортогональных поляризаций в полосе рабочих частот собственной РЛС ЭПР антенны может быть снижена максимально на 3 дБ.

    Известен способ уменьшения ЭПР апертурных антенн, состоящий в том, что под обтекателем антенны создают плазменный экран, по форме совпадающий с обтекателем. При электронной концентрации внутри обтекателя выше некоторой критической в определенной полосе частот ЭПР антенны может быть значительно снижена [10].

    Недостатком этого способа является то, что в рабочей полосе частот собственной РЛС ЭПР антенны не снижается, а второй весомый недостаток заключается в высоком электропотреблении.

    Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ уменьшения ЭПР антенных систем, состоящий в выполнении обтекателя или экрана, располагаемых перед антенной в виде управляемой слоистой среды, содержащей в произвольном порядке чередуемые между собой неуправляемые и управляемые слои, а также проводящий экран. Неуправляемые слои — это слои однородных диэлектриков или двумерно-периодические решетки проводящих элементов (полосок или стержней). Управляемые слои — это двумерно-периодические решетки проводящих элементов (полосок или стержней), в разрывы которых включены управляемые элементы - полупроводниковые диоды, сегнетокерамические конденсаторы, нелинейные емкости или нелинейные индуктивности. Управляемые слои могут быть выполнены также в виде ультрафиолетовых пленок, полупроводниковых пленок и резистивных неуправляемых пленок. В последнем случае управляемый слой является просто некоторой неуправляемой нагрузкой. Принцип действия управляемых слоистых сред, реализующих данный способ снижения ЭПР антенных систем, состоит в том, что в периоды излучения и приема импульсов слоистая среда находится в режиме пропускания сигнала, которая обеспечивается при одном уровне управляющего воздействия (тока или напряжения) на управляемые элементы. При другом уровне управляющего воздействия управляемая слоистая среда в период времени, не совпадающий с периодами излучения и приема импульса, переключается в состояние отражения сигнала. При этом отраженный сигнал рассеивается и ЭПР антенной системы в полосе рабочих частот и в пределах главного лепестка диаграммы направленности снижается примерно в Q (скважность) раз [11].



    Рисунок 1.5 Общий вид управляемой плоскослоистой среды (в разрезе):

    1 – диэлектрические слои; 2 – неуправляемые слои; 3 – управляемый слой; 4 – экран

    Недостатком этого способа является то, что ЭПР в отдельные промежутки времени снижаются только в пределах главного лепестка диаграммы направленности антенны. Ширина главного лепестка для апертурных антенн составляет доли или несколько градусов. Вне этого лепестка ЭПР антенны не снижается. Кроме того, в рабочие промежутки времени ЭПР не снижается принципиально.

    В заключение еще раз можно отметить, что антенные системы вносят значительный вклад в радиолокационную заметность вооружения и военной техники. Антенные системы радиоэлектронного подавления и радиолокационной комплекса могут составлять 90% от общей ЭПР объекта. И в основном используются методы по сокращению количества используемых антенн и разрабатываются средства по уменьшению ЭПР всех типов антенных систем, которые применяются на различных объектах.

    1.3 Выводы

    При изучении теоретических сведений по данной теме были обнаружены и рассмотрены несколько методов по уменьшению ЭПР антенных систем. Методы первой группы основаны на экранировании антенн частотно-поляризационными селективными структурами с неизменяемыми во времени электродинамическими характеристиками, второй группы – на экранировании антенн структурами с неизменяемыми во времени электродинамическими характеристиками. Методы третьей группы объединены идеей микроминиатюризации антенных систем и совмещения их функций при сохранении требуемых рабочих характеристик.

    2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

    Основой для уменьшения ЭПР в данной работе будет служить метаматериал. Данный подход является наиболее перспективным. Нужно построить модель микрополосковой антенны с тонким слоем метаматериала с уменьшенной радиолокационной заметностью. Заданная область частот находится в пределах от 6 до 12 ГГц. Необходимо выяснить в поставленном диапазоне частот влияние метаматериала на снижение ЭПР. Для построения модели и теоретических расчетов используются программные пакеты: FEKO и MATHCAD.

    В данной работе сравниваются характеристики, преимущественно, графики ЭПР микрополосковой антенны, изготовленной по обычной технологии и микрополосковой антенны, в которой используется метаматериал.

    В результате работы ожидается, что при использовании метаматериала в микрополосковых антеннах получится снизить эффективную поверхность рассеяния в заданном диапазоне частот.

    2.1 Процесс решения задачи


    В ходе работы будет рассматриваться несколько метачастиц для уменьшения ЭПР в широкой полосе частот, работающие в заданном диапазоне от 6 до 12 ГГц. Для установки влияния частиц на ЭПР будет использоваться приемная микрополосковая антенна, облучаемая заданным внешним источником. Предлагаемая антенна выполнена на диэлектрической подложке с диэлектрической проницаемостью и тангенсом потерь . Имеет параметры С1 = 52.5 мм, A1 = 14.6 мм, B1 = 10.6 мм. Высота диэлектрической подложки составляет h = 0.8 мм. Ее структура была смоделирована с использованием программы моделирования FEKO.



    Рисунок 2.1 Микрополосковая антенна

    На рис. 2.1 представлена антенна (вид сверху) без использования метачастиц. Их в последующем предполагается расположить на обратной ее стороне, которая представляет собой идеальный электрический проводник (металл).

    Прежде чем применять метачастицы нужно построить график ЭПР антенны без них, а также дополнительно указать угол падающей волны, при котором будут строиться и рассматриваться последующие графики.



    Рисунок 2.2 Окно задания параметров падающей волны

    Угол места ( ) задан от 0 до 180 градусов с шагом 10 для упрощения расчета. Азимут ( ) не изменялся и равен 0 градусов.

    Расчет ЭПР при отсутствии метачастиц проводился на частоте 12 ГГц.



    Рисунок 2.3 ЭПР антенны при отсутствии метачастиц

    Из графика видно, что падение ЭПР наблюдается в пределах углов от 30 до 150 градусов, которое составляет около 30 дБ.

    Теперь нужно добиться как можно большего уменьшения ЭПР при использовании метачастиц. Структура одной из них [12] представлена на рис.2.4



    Рисунок 2.4 Модель метачастицы

    Таблица 1 – Основные размеры метачастицы

    Параметры, мм












    8.4

    6.65

    5.95

    7

    Сложная фигура представляет собой металл. Остальное – диэлектрик.

    Данная метачастица была расположена в трех положениях: вдоль оси OX; вдоль оси OY и в углах микрополосковой антенны. Для каждого случая был построен график ЭПР на фиксированных частотах (6 и 12 ГГц). Для наглядности (рис.2.5) представлена модель метачастицы в программе:



    Рисунок 2.5 Модель метачастицы в программе FEKO

    Далее рассмотрены 3 предложенных случая ориентации метачастиц:



    Рисунок 2.6 Метачастицы ориентированы по углам

    Рисунок 2.7 Метачастицы ориентированы вдоль оси OX



    Рисунок 2.8 Метачастицы ориентированы вдоль оси ОY

    Соответственно для всех трех вариантов были построены графики ЭПР, сведенные в один для наглядности вместе со случаем, когда метачистицы отсутствуют.



    Рисунок 2.9 Общий график ЭПР на частоте 6 ГГц



    Общий график ЭПР на частоте 12 ГГц

    2.2 Выводы


    В процессе работы над практической частью выполнения поставленной задачи была смоделирована микрополосковая антенна вида (рис.2.1) и установлена геометрия одной из метачастиц (рис.2.4 и рис.2.5) для уменьшения ЭПР, которая размещалась на антенне в трех вариациях. Установлено, что спад ЭПР при угле от 0 до 180 градусов наблюдается вплоть до 30 дБ без использования метачастиц. Из трех вариаций расположения наибольший эффект дало расположение по углам антенны, где удалось снизить ЭПР еще на 3 дБ в среднем. В целом можно сказать, что применение данной метачастицы не дало показательных результатов.

    В дальнейшем планируется рассмотреть несколько других метачастиц с разной геометрией в применении их в комбинации друг с другом. Провести расчеты в заданном диапазоне частот (не на фиксированных частотах) и установить наилучший результат для применения в антенной решетке (АР), состоящей из микрополосковых излучателей.

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    В данной работе были рассмотрены три условные группы по уменьшению ЭПР в антенных системах, которые изложены в изученной литературе. А также определена и поставлена задача по уменьшению ЭПР в микрополосковых антеннах с использованием метаматериала в диапазоне частот 6–12 ГГц. Таким образом, задачи, поставленные на практику, были выполнены в полном объеме.

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Михайлов Г.Д., Сергеев В.И., Соломин Э.А., Воронов В.А. Методы и средства уменьшения радиолокационной заметности антенных систем. Зарубежная радиоэлектроника, 1994, № 4–5, с. 54–59.

    2. Сосновский А.А., Хаймович И.А. Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов. – М.: Транспорт, 1987.

    3. Студопедия [Электронный ресурс] // ЭПР поверхностно распределенных целей [сайт]. URL: https://studopedia.ru/14_128813_epr-poverhnostno-raspredelennih-tseley.html (дата обращения 20.12.2021).

    4. Сколник М. И. Справочник по радиолокации. / Пер. с. англ. Под общей ред. Трофимова К. Н. В четырех томах. М.: Сов. Радио. – 1976–1978 гг.

    5. Antenna Scattering Radar Cross Section Handbook, vol. 2, N.Y., by ed. G.T. Ruck, 1970.

    6. Бененсон Л.С., Фельд Я.Н. – Радиотехника и электроника, 1988, т. 33, № 2.

    7. Радиоэлектроника за рубежом, 1985, № 26 (1050), с. 5–7.

    8. Карпов В.Н. Современные проблемы радиоэлектроники. Тезисы докладов – М.: МЭИ, 1988.

    9. James J.R., Amin M.B. – Radio and Electron. Eng., 1981, vol. 51, N. 5, pp. 219-225.

    10. Flick E.A., Kozakoff D.J. – Pros. SOUTHEASTCON-74, Rea.3 Conf.: Invent. Model Future, Orlando, Fla. – N.Y., 1974, pp. 46-49.

    11. Сергеев В.И. Антенная система для приема и обработки ШПС Авт. свид. № 265443, 1987.

    12. Priyanka R. Ravi, Libimol V.A., Sreelatha K.K., Nisamol T.A., Dr. C.K. Aanandan, - Low RCS Microstrip Patch Antenna Using Complementary Split-Ring Resonators, 2017, Department of Electrical & Electronics Engineering, College of Engineering Perumon, Kollam, India.


    написать администратору сайта