Анотація до роботи:

Почанін Г.П. Випромінювання надширокосмугових імпульсних електромагнітних полів антенами великого струму Хармута. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико – математичних наук за спеціальністю 01.04.03 – радіофізика. Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2002.

Дисертацію присвячено дослідженню основних закономірностей процесу випромінювання нестаціонарних несинусоїдних надширокосмугових (НШС) імпульсних електромагнітних полів випромінювачами, що побудовані за принципом антен великого струму (АВС) Хармута. Методом FDTD виконано електродинамічне моделювання процесу випромінювання НШС імпульсного поля такими антенами, одержано залежності просторових і часових параметрів випромінених імпульсів від геометричних розмірів АВС, проведено експериментальні дослідження розподілу і закономірностей поширення НШС імпульсних електромагнітних полів, які підтвердили правомірність теоретичних висновків і надали нову інформацію про особливості випромінювання НШС полів, виготовлено і експериментально досліджено низку АВС різних конструкцій з різними збуджуючими генераторами.

У дисертації досліджені і систематизовані особливості випромінювання НШС імпульсних електромагнітних полів антенами великого струму Хармута. Ці дослідження є актуальними у зв’язку з потребою сучасної радіолокаційної техніки і засобів радіозв’язку в нових антенних системах, які здатні ефективно і без спотворень випромінювати НШС імпульсні електромагнітні хвилі. В дисертації методом FDTD виконано електродинамічне моделювання процесу випромінювання НШС імпульсного поля антеною, побудованою за принципом АВС Хармута, досліджено залежності просторових і часових параметрів випромінених імпульсів від геометричних розмірів АВС, проведено експерименти, які підтвердили правомірність теоретичних висновків і надали нову інформацію про особливості випромінювання НШС полів, виготовлено і експериментально досліджено низку АВС різних конструкцій з різними збуджуючими генераторами.

За результатами FDTD моделювання показано, що АВС є більш ефективним випромінювачем НШС імпульсних електромагнітних полів, ніж диполь, довжина якого дорівнює довжині випромінюючого елемента АВС. На відміну від існуючих уявлень випромінювач, зворотний струмопровід якого не екрановано метало-феритовим екраном, діє не в дипольному, а в квадрупольному режимі випромінювання. Розподіл електромагнітного поля навколо цього випромінювача має такий самий вигляд, як і розподіл поля навколо рамки. Існує можливість підвищення ефективності випромінювання шляхом збільшення розмірів АВС. Надано кількісні оцінки залежності приросту напруженості випроміненого поля від усіх геометричних розмірів. Коли периметр випромінювача більший або дорівнює просторовій тривалості збуджуючого імпульсу гаусової форми, у випромінюваному полі з’являються післяімпульсні коливання. Збільшення периметра АВС веде до збільшення тривалостей фронтів випроміненого імпульсного поля.

Експериментально підтверджено результати FDTD моделювання і вперше продемонстровано залежність напруженості компонент поля ближньої зони від активного опору в ланці випромінюючого елемента. Визначено, що амплітуда компоненти напруженості поля випромінюваного імпульсу не відповідає закону оберненої пропорційності до величини активного опору в ланці випромінювача.

Вперше запропоновано використати для екранування зворотного струмопровода багатошаровий метало-феритовий екран циліндричної форми, в якому феритова частина складається з двох шарів: внутрішнього шару з кілець високочастотного фериту і зовнішнього шару з кілець низькочастотного фериту. Застосування такого екрану дозволило перевести випромінювач в дипольний режим випромінювання і об’єднати в одному випромінювачі переваги способу збудження за принципом АВС і дипольного режиму випромінювання.

Вперше експериментально продемонстровано можливість випромінювання імпульсних сигналів різної тривалості антеною великого струму у вигляді чотирьохелементного випромінювача, який власне є чотирьохелементною (2 2) антенною решіткою.

Достовірність отриманих результатів забезпечується використанням апробованого FDTD методу (в теоретичній частині роботи), використанням стандартної вимірювальної апаратури і додатковим тестуванням нестандартних елементів за стандартними методиками (в експериментальній частині) і доведена шляхом порівняння теоретичних результатів з результатами експерименту і результатами інших авторів.

Експериментально показано, що АВС має енергетичні характеристики, достатні для використання цих антен в радіолокаційних системах підповерхневого зондування. Використання випромінювачів, побудованих за принципом АВС, є особливо перспективним у тих випадках, коли необхідні антени малих розмірів (наприклад, НШС імпульсні системи мобільного зв’язку), або коли необхідно випромінювати НШС сигнали великої тривалості. Особливо перспективним є застосування АВС як елемента НШС імпульсної антенної решітки. Практична цінність результатів, що отримані в дисертації, полягає в тому, що вони є основою для розробки антен, необхідних для сучасних НШС імпульсних систем радіолокації та радіозв’язку наносекундного діапазону тривалостей.

Публікації автора:

1. Почанин Г.П., Ротарь С.В. Антенны в режиме излучения видеоимпульсных сигналов // Физические исследования с использованием радиоволн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Харьков: Ин-т радиофизики и электроники АН Украины. - 1991. - С.140-146.

2. Масалов С.А., Почанин Г.П., Ротарь С.В. Нагруженная щелевая антенна для излучения видеоимпульсов наносекундного диапазона // Научное приборостроение в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах радиоволн. - Харьков: Ин-т радиофизики и электроники АН Украины. - 1992. - С.55-62.

3. Lukin K.A., Pochanin G.P., Masalov S.A. Large current radiator with avalanche transistor switch // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. - 1997. - V. 39, No 2. - P.156-160.

4. Pochanin G.P., Kholod P.V., Masalov S.A. Large current radiator with S-diode switch // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. - 2001. - V. 43, No 1. - P.94-100.

5. Почанин Г.П. Излучение импульсных сигналов разной длительности перестраиваемой антенной системой большого тока // Радиофизика и Электроника. – 2000. - Т.5, №2. - С.118-127.

6. Почанин Г.П., Ротарь С.В. О влиянии размеров антенны на параметры излученных импульсов // 1 Украинский симпозиум "Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых волн". - Часть 2. – Харьков (Украина). – 1991. – С.101-102.

7. Масалов С.А., Почанин Г.П., Ротарь С.В. Сверхширокополосная антенна // Международная научно-техническая конференция "Современная радиолокация". – Киев (Украина). – 1994. – C.63.

8. Почанин Г.П., Ротарь С.В. Сверхширокополосные антенны // Научно-техническая конференция "Направления развития систем и средств радиосвязи". – Воронеж (Россия). – 1993. – С.27-28.

9. Почанин Г.П., Почанина И.Е., Холод П.В. Антенна большого тока. Ближнее и дальнее поля // Международная научно-техническая конференция "Антенно - фидерные устройства, системы и средства радиосвязи". Том 1. – Воронеж (Россия). – 1997. - С.47-56.

10. Pochanin G.P. Large current radiator for the short electromagnetic pulses radiation // Proc. of the 4^th Ultra – Wideband Short – Pulse Electromagnetics Conference. - Tel-Aviv, (Israel). 1998. – NY: Kluwer Academic / Plenum Publisher, 1999. - P.149-155.

11. Pochanin G.P. Pulse radiation of four-element large current radiator // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium and USNC/URSI National Radio Science Meeting. - Vol. 4. - Orlando, Florida (USA). – 1999. - P. 2722-2726.

12. Pochanin G.P. Radiation of electromagnetic pulse signals with variable pulse width // Book of Abstracts Euro Electromagnetics (EUROEM)'2000. - Edinburgh, (UK). – 2000. - P. 116.

13. Почанин Г.П., Холод П.В. Антенны большого тока // Научно-практическая конференция "Георадар в России 2000". – Москва (Россия). – 2000. – С.21-22.

14. Pochanin G.P. The experiments on radiation of short pulse signals by the large current radiators of Dr. H.F.Harmuth // The First International Workshop “Ultra Wideband and Ultra Short Impulse Signals”. – Kharkov, (Ukraine). – 2002. – Proceedings of the conference on CD.