Влияние аппроксимации оптимальной токовой сеткой на массу и моностатическую эффективную площадь рассеяния параболической рефлекторной проводно-сеточной антенны
DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-2-48-56
☷
- О ТУСУРе
- Абитуриентам
-
Студентам
- Первокурсникам
- Расписание занятий
- Система дистанционного обучения
- Научно-образовательный портал
- Библиотека
- Групповое проектное обучение
- Журнал посещаемости
- Журнал успеваемости
- Клубы по интересам
- Спорт в ТУСУРе
- Профком студентов
- Содействие трудоустройству
- Облачное хранилище ТУСУРа
- Поддержка студенческих семей
- Поддержка участников СВО и их детей
- Многофункциональный центр
- Аспирантам
-
Сотрудникам
- Телефонный справочник
- Расписание занятий
- Система дистанционного обучения
- Научно-образовательный портал
- Библиотека
- Журнал посещаемости
- Журнал успеваемости
- Генератор рабочих программ
- Генератор ОПОП
- Генератор ИПРП
- Показатели эффективности труда ППС
- Спорт в ТУСУРе
- Профком сотрудников
- Облачное хранилище ТУСУРа
- Выпускникам
- Партнёрам
Аннотация: Актуальность. Актуальной задачей в области телекоммуникационных и радиолокационных систем является снижение массы и моностатической эффективной площади рассеяния (МЭПР) антенн при сохранении излучательных характеристик на практически приемлемом уровне. Для снижения массы эффективно использование антенн из проводной сетки (ПС) с её разреживанием посредством аппроксимации оптимальной токовой сеткой (АОТС) на основе метода моментов (МоМ), когда удаляются провода с модулем тока ниже заданного допуска удаления элементов сетки (ДУЭС). Цель исследования. Оценка влияния АОТС на МЭПР разреженной антенны. Методы. Исследование выполнено на примере параболической рефлекторной антенны из ПС, возбуждаемой диполем и согласованной в полосе 3,25-3,85 ГГц. Моделирование выполнялось в среде MATLAB. Характеристики излучения оценивались в режиме возбуждения антенны диполем, а МЭПР для линейной и круговой поляризаций падающей волны вычислялась при замене возбуждающего сегмента сопротивлением 50 Ом, учитываемым в матрице импедансов МоМ. Научная новизна. Впервые исследована МЭПР проводно-сеточной параболической антенны, разреженной с помощью АОТС. Показано, что АОТС позволяет снизить не только массу антенны, но и её МЭПР в главном направлении, причём без дополнительных вычислительных затрат на учёт критерия уменьшения МЭПР при сохранении излучательных характеристик на практически приемлемом уровне. Результаты. При ДУЭС = 30, 35, 40% достигнуто уменьшение массы в 1,57; 1,65 и 1,73 раза при приемлемом сохранении согласования и коэффициента усиления (снижение не более 0,11 дБ) и стабильной ширины главного лепестка. Кроме того, в расширенном диапазоне 3-5 ГГц средняя МЭПР в главном направлении снизилась на 4,4-4,8 дБ (максимально до 13,9 дБ на частоте 3,8 ГГц) при линейной поляризации и на 1,7-2,53 дБ (максимально до 4,6 дБ на частоте 4 ГГц) при круговой. При этом в отдельных приосевых направлениях (θ ≈ ±12°) МЭПР возрастает, поскольку критерий по МЭПР не входит в процесс разреживания, что указывает направление дальнейшего совершенствования подхода. Практическая значимость. Полученные результаты показывают, что разреживание снижает массу антенны и сопровождается снижением МЭПР в главном направлении, где МЭПР исходной структуры максимальна, и открывает путь к интеграции критерия уменьшения МЭПР в процесс разреживания.
Ключевые слова: рефлекторная антенна, проводная сетка, аппроксимация оптимальной токовой сеткой, метод моментов, моностатическая эффективная площадь рассеяния, разреженная антенна
Сведения о финансировании: Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России по проекту FEWM-2024-0005.
Библиография статьи:
Чинь С. Б. Влияние аппроксимации оптимальной токовой сеткой на массу и моностатическую эффективную площадь рассеяния параболической рефлекторной проводно-сеточной антенны / С. Б. Чинь, Т. Р. Газизов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2026. – Т. 29, № 2. – С. 48–56. DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-2-48-56
Авторы и правообладатели:
- Чинь С. Б. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
- Газизов Т. Р. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
- 1. Development of highly constrained 1 m Ka-band mesh deployable offset reflector antenna for next generation cubesat radars / Y. Rahmat-Samii, V. Manohar, J.M. Kovitz, R.E. Hodges, G. Freebury, E. Peral // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2019. – Vol. 67, No. 10. – P. 6254–6266. DOI: 10.1109/TAP.2019.2920223.
- 2. Marty L. From passive to active radar reflectors and be- yond / L. Marty, P. Gerbaud, F. Christophe // 2021 IEEE Con- ference on Antenna Measurements & Applications (CAMA). – France: IEEE, 2021. – P. 605–607. DOI: 10.1109/ CAMA49227.2021.9703473.
- 3. Shaped prime-focus reflector antenna for satellite com- munication / R.C. Gupta, S.K. Sagi, K.P. Raja, N.K. Sharma, R. Jyoti // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. – 2017. – Vol. 16. – P. 1945–1948. DOI: 10.1109/LAWP.2017. 2689800.
- 4. Rotshild D. Ultra-wideband reconfigurable X-band and Ku-band metasurface beam-steerable reflector for satellite communications / D. Rotshild, A. Abramovich // Electronics. – 2021. – Vol. 10. – Art. 2165. DOI: 10.3390/electronics 10172165.
- 5. Rahmat-Samii Y. Reflector antenna developments: a perspective on the past, present and future / Y. Rahmat-Samii, R. Haupt // IEEE Antennas and Propagation Magazine. – 2015. – Vol. 57, No. 2. – P. 85–95. DOI: 10.1109/MAP.2015.2414534.
- 6. 3D-printed dual-reflector antenna with self-supported dielectric subreflector / A. Rebollo, A.F. Vaquero, M. Arrebola, M.R. Pino // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. – P. 209091– 209100. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3038739.
- 7. Chinese deep space stations: a brief review [Antenna Applications Corner] / G. He, M. Liu, X. Gao, X. Du, H. Zhou, H. Zhu // IEEE Antennas and Propagation Magazine. – 2022. – Vol. 64, No. 1. – P. 102–111. DOI: 10.1109/MAP.2021.3129690.
- 8. Antenna designs for CubeSats: a review / S. Abulga- sem, F. Tubbal, R. Raad, P.I. Theoharis, S. Lu, S. Iranmanesh // IEEE Access. – 2021. – Vol. 9. – P. 45289–45324. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3066632.
- 9. A review of multibeam phased array antennas as LEO satellite constellation ground station / G. He, X. Gao, L. Sun, R. Zhang // IEEE Access. – 2021. – Vol. 9. – P. 147142–147154. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3124318.
- 10. 3D-printed microwave patch antenna via fused depo- sition method and ultrasonic wire mesh embedding technique / M. Liang, C. Shemelya, E. MacDonald, R. Wicker, H. Xin // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. – 2015. – Vol. 14. – P. 1346–1349. DOI: 10.1109/LAWP.2015.2405054.
- 11. Design of low-RCS antenna using antenna array / Y. Shi, X.F. Zhang, Z.K. Meng, L. Li // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 2019. – Vol. 67, No. 10. – P. 6484– 6493. DOI: 10.1109/TAP.2019.2925180.
- 12. Low-cost, low-profile wide-band radar cross section reduction using dual-concentric phase-gradient modulated sur- face / Y. Azizi, M. Soleimani, S.H. Sedighy, L. Matekovits // Electronics. – 2021. – Vol. 10. – Art. 1552. DOI: 10.3390/elec- tronics10131552.
- 13. Ultra-wideband low-RCS and gain-enhanced phase gradient metasurface-based antenna using characteristic mode analysis / T. Zhang, J. Ren, Y. Yang, X. Pang, Q. Zheng // AEU – International Journal of Electronics and Communications. – 2024. – Vol. 183. – Art. 155370. DOI: 10.1016/j.aeue.2024. 155370.
- 14. Broadband low-profile and low-RCS circular polari- zation metasurface antenna based on hybrid mechanism with characteristic mode analysis / Z. Tian, L. Yang, Z. Cheng, B. Cai, Y. Cheng, H. Luo, X. Li // AEU – International Journal of Electronics and Communications. – 2025. – Vol. 202. – Art. 156043. DOI: 10.1016/j.aeue.2025.156043.
- 15. Tilted beam Fabry–Perot antenna with enhanced gain and broadband low backscattering / H. Umair, T.B.A. Latef, Y. Yamada, W.N.L.B.W. Mahadi, M. Othman, K. Kamardin, M.I. Hussein, A.I. Najam // Electronics. – 2021. – Vol. 10. – Art. 267. DOI: 10.3390/electronics10030267.
- 16. Wideband RCS reduction in microstrip antennas using integrated artificial magnetic conductors and frequency-selec- tive surface / S.A. Harooni, M. Naser-Moghadasi, B. Ghala- mkari, M. Khatir // AEU – International Journal of Electronics and Communications. – 2026. – Vol. 205. – Art. 156135. DOI: 10.1016/j.aeue.2025.156135.
- 17. Saxena G. Design of metasurface absorber for low RCS and high isolation MIMO antenna for radio location & navigation / G. Saxena, Y.K. Awasthi, P. Jain // AEU – Interna- tional Journal of Electronics and Communications. – 2021. – Vol. 133. – Art. 153680. DOI: 10.1016/j.aeue.2021.153680.
- 18. Design of broadband low-RCS array antennas based on characteristic mode cancellation / J. Han, D. Jia, B. Du, G. Han, Y. Jia, Z. Zhao // Electronics. – 2023. – Vol. 12. – Art. 1536. DOI: 10.3390/electronics12071536.
- 19. Liu Y. Design of broad-angle low-RCS microstrip an- tenna for dual-polarization using characteristic mode analysis / Y. Liu, B. Du, D. Jia // Electronics. – 2025. – Vol. 14. – Art. 2121. DOI: 10.3390/electronics14112121.
- 20. A progression in the techniques of reducing RCS for the targets / M.U. Ullah, T.B.A. Latef, M. Othman, M.I. Hus- sein, H.M. Alkhoori, Y. Yamada, K. Kamardin, R. Khalid // Alexandria Engineering Journal. – 2024. – Vol. 100. – P. 153– 169. DOI: 10.1016/j.aej.2024.05.001.
- 21. Alhaj Hasan A.F. Modelling and designing wire-grid sparse antennas using MoM-based approaches for enhanced performance and reduced cost / A.F. Alhaj Hasan, M.T. Nguyen, T.R. Gazizov // Microwave Review. – 2023. – Vol. 29, No. 2. – P. 83–94. DOI: 10.18485/mtts_mr.2023.29.2.10.
- 22. Alhaj Hasan A.F. Novel MoM-based approaches for generating wire-grid sparse antenna structures / A.F. Alhaj Ha- san, T.M. Nguyen, T.R. Gazizov // 2023 IEEE 24th Interna- tional Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). – Novosibirsk: IEEE, 2023. – P. 570– 576. DOI: 10.1109/EDM58354.2023.10225219.
- 23. Nguyen M.T. Generating sparse wire-grid antennas using maximum current-based optimal current grid approxima- tion / M.T. Nguyen, A.F. Alhaj Hasan, T.R. Gazizov // IEEE Open Journal of Antennas and Propagation. – 2026. – Vol. 7, No. 2. – P. 652–665. DOI: 10.1109/OJAP.2025.3543559.
- 24. Nguyen M.T. Design of monopole antennas with var- ious grounds for 2.4 GHz applications / M.T. Nguyen, T.R. Ga- zizov // AEU – International Journal of Electronics and Com- munications. – 2025. – Vol. 202. – Art. 156050. DOI: 10.1016/j. aeue.2025.156050.
- 25. Данг Т.Ф. Усовершенствование аппроксимации оптимальной токовой сеткой для разреженных рассеиваю- щих структур / Т.Ф. Данг, Т.Р. Газизов // Радиотехника. – 2025. – Т. 89, № 9. – С. 181–192. DOI: 10.18127/j00338486- 202509-20.
- 26. Лукас К.С. Разреженные электромагнитные экраны из проводной сетки / К.С. Лукас, Т.Ф. Данг, Т.Р. Газизов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2025. – Т. 28, № 4. – С. 13–19. DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-4-13-19.
- 27. Harrington R.F. Matrix methods for field problems // Proceedings of the IEEE. – 1967. – Vol. 55, No. 2. – P. 136– 149. DOI: 10.1109/PROC.1967.5433.
- 28. Parabolic antenna JRB-25 MIMO. Jirous antennas [Электронный ресурс]. – URL: https://en.jirous.com/antenna- 3,5ghz/jrb-25_mimo/ (дата обращения: 15.05.2026).
- 29. Нгуен М.Т. Сравнительный анализ характеристик разреженных структур рефлекторной антенны X-диапазона на разных частотах / М.Т. Нгуен, А.Ф. Алхадж Хасан, Т.Р. Газизов // Антенны и распространение радиоволн: сб. докл. Всерос. науч.-техн. конф., Санкт-Петербург, 23– 25 октября 2024 г. – СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), 2024. – С. 20–27.
Рукописи статей направлять на адрес редакции:
journal@tusur.ru
Последний выпуск
Адрес редакции
Подписка на обновления
