автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Исследование и разработка дифракционных радиотехнических устройств угло-частотной селекции

л*

^ Ц И На правах рукописи

ОСТАНКОВ АЛЕКСАНДР ВИТАЛЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ДИФРАКЦИОННЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ УГЛО-ЧАСТОТНОЙ СЕЛЕКЦИИ

Специальность 05.12.17 - Радиотехнические и телевизионные

системы и устройства 05.12.07 - Антенны и СВЧ устройства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 1998

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических паук, профессор Юдин В. И.

доктор технических наук, профессор Бей Н. А.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Кащенко Г. А.

5 ЦНИИИ МО РФ

Защита состоится 24 декабря 1998 г. в 1300 в конференц-зале на заседании диссертационного совета К 063.81.05 при Воронежском государственном техническом университете по адресу:

394026 Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан «_» ноября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Козьмин В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные радиотехнические системы (РТС) достигли столь высокого уровня технических возможностей и функционального разнообразия, что трудно указать на такую область техники, в которой бы они не использовались. И тем не менее, стремительные темпы научно-технического прогресса свидетельствуют о том, что в ближайшее десятилетие на смену нынешним РТС придут новые перспективные системы, с помощью которых обеспеченность информационными технологиями на планете поднимется на еще более высокий уровень.

В качестве стратегических определились следующие направления развития информационных РТС: повышение скорости (и объема) передачи информации (за счет освоения более высокочастотных диапазонов электромагнитного спектра), гарантирование защиты информационных каналов (за счет более качественной селекции сигналов, использования эффективных методов скрытия информации), достижение полной надежности процесса информационного обмена (за счет перехода на цифровые способы передачи и обработки информации), повышение интеллектуальных возмо;кностей радиосистем (за счет глубокой адаптации РТС электронными средствами, в том числе путем использования быстро управляемых функциональных блоков и узлов, а также за счет функциональной шггегрализации).

В связи с этим объективный процесс совершенствования РТС требует, чтобы создание новых радиотехнических устройств осуществлялось с учетом вышеуказанных тенденций. Весьма актуальна разработка устройств, в которых интегрализация функций сочетается с интегральной технологией их изготовления, а в физических принципах действия которых заложены возможности дальнейшего существенного их совершенствования в соответствии с общей стратегией перехода современных РТС к новым поколениям.

В полной мере данное замечание относится к плоским устройствам дифракционного типа, действующим по принципу пространственного преобразования принимаемых радиотехнической системой электромагнитных волн в поверхностные вол[шг. Являясь конструктивно простыми и технологичными структурами, совмещающими в себе функции антенн и входных (выходных) избирательных устройств, они обладают высокими техническими характеристиками, применимы (при соответствующем масштабном моделировании) в диапазоне от дециметровых до миллиметровых длин волн и позволяют существенно повысить эффективность радиотехнических систем. Интегрализация пространственно-частотно-поляризационных избирательных функций в плоских устройствах дифракционного типа (дифракционных фильтрах) непосредственно на входе приемника снижает его собственные шумы, повышает чувствительность, расширяет динамический диапазон РГС и области ее применения.

С учетом сказанного плоские устройства дифракционного типа, способные выполнять различные радиотехнические функции в составе РТС, имеют определенные перспективы.

Несмотря на то, что история исследований плоских дифракционных устройств насчитывает не один десяток лет, в данной областа радиоэлектроники сохраняется ряд актуальных и нерешенных проблем, таких как: создание математических моделей процесса преобразования принимаемых (свободных) волн в поверхностные плоскими гребенчатыми фильтрами дифракционного типа (ГФДТ) на основе металлодиэлектрических гребенок со сложной структурой периода; теоретическое и экспериментальное исследование процесса преобразования свободных волн в поверхностные в резонансной области частот подобными гребенчатыми фильтрами; разработка эффективных входных радиоэлектронных . устройств в виде гребенчатых фильтров с совмещенной пространственно-частотной и поляризационной селекциями, в том числе, для РТС, использующих широкополосные сигналы, а также узкополосные сигналы, принимаемые в широком угловом секторе информационного радиообмена. Решение перечисленных проблем определило содержание диссертации.

Диссертационная работа подготовлена по материалам исследований, выполненных на кафедре радиотехнических систем ВГТУ в 1995-1998 гг. в соответствии с межвузовскими научно-техническими программами «Конверсия и высокие технологии», «Университеты России (Технические университеты)», Всероссийской программой «Излучение», а также госбюджетными НИР кафедры РТС на 1995-2000 гг. «Исследование и разработка радио- и оптоэлектронных устройств и систем различного назначения».

Целью диссертационной работы является исследование и разработка плоских радиотехнических устройств (гребенчатых фильтров) дифракционного типа угло-частотно-поляризационной селекции для современных и перспективных информационных РТС.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

1. Разработки универсальной математической модели процесса трансформации плоских электромагнитных волн с варьируемыми параметрами (направлением приема, частотой, типом поляризации) на одномерно-периодичных металлических гребенках со сложной структурой периода (многопазовых с разным порядком уровневости межпазовых ребер: одноуровневых и двухуровневых), нагруженных диэлектрическим слоем.

2. Проведения комплекса численных исследований преобразования принимаемых электромагнитных волн в связанные поверхностные волны в резонансной области радиочастот вышеназванными гребенчатыми фильтрами одноуровневого и двухуровневого типа.

3. Выявления на основе проведенного численного эксперимента характерных зависимостей угло-частотных характеристик плоских ГФДТ от геометрии периоднсй ячейки гребенки, а также оптимальных геометрических параметров фильтров с точки зрения обеспечения заданной чувствительности к направлению прихода радиоволны, ее частоте и типу поляризации.

4. Обоснования физических принципов построения плоских дифракционных гребенчатых фильтров со сложной внутрипериодггой структурой.

5. Проведения комплекса экспериментальных исследований эффекта преобразования принимаемых радиоволн в поверхностные на резонансных частотах с помощью плоских ГФДТ различной геометрии.

6. Разработки инженерных рекомендаций по проектированию и оптимизации плоских гребенчатых фильтров дифракционного типа, совмещающих функции приемно-передающих антенн и фильтров первичной обработки радиосигналов, для перспективных РТС.

Методы исследования. Для решения перечисленных задач использовались известные методы математического анализа радиотехнических устройств, в частности, классической электродинамики сплошных сред, теории дифракции радиоволн линейной поляризации на координатных одномерно-периодичных структурах, методы интегрирования волновых уравнений и их численного анализа, а также стандартные методики измерений характеристик радиотехнических устройств сверхвысокочастотного диапазона длин волн. Основные теоретические положения проверены путем численного моделирования на ЭВМ, лабораторного макетирования и экспериментального исследования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Создана универсальная математическая модель, описывающая процесс преобразования принимаемых радиоволн в поверхностные волны плоскими дифракционными гребенчатыми фильтрами, отличающаяся от известных учетом усложненной внугрипериодной структуры рассеивателя, в качестве которого предложены многопазовые металлические гребенки одноуровневого и двухуровневого типов. Модель характеризуется математической простотой, быстрой сходимостью вычислений и достаточной для практики точностью описания моделируемых объектов. Разработаны алгоритмы и программы для проведения численных расчетов одно- и двухуровневых гребенчатых фильтров в качестве взаимных входных (выходных) радиотехнических устройств при произвольных параметрах принимаемой (излучаемой) радиоволны.

2. Получены теоретические и экспериментальные данные по преобразованию свободных радиоволн в поверхностные одно- и двухуровневыми гребенчатыми фильтрами, обладающие новизной как в объекте исследования, так и в том, что доказывают возможность эффективного использования ГФДТ в РТС в качестве комбинированных устройств типа «антенна-фильтр», обеспечивающих

высокую угло-, частотную избирательность преобразуемого излучения, прием широкополосных сигналов при фиксированном направлении прихода волны, одновременное преобразование объемных волн взаимно ортогональных типов поляризации.

3. Для новых типов периодических рассеивателей обоснованы принципы действия и пути построения плоских дифракционных гребенчатых фильтров, отличающихся от применяемых ранее расширенным функциональным назначением для современных и перспективных РТС: фильтров угло-час-тотной селекции электромагнитного излучения; фильтров с повышенной чувствительностью к изменениям направления прихода радиоволны; фильтров для приема широкополосных радиосигналов; фильтров для приема узкополосных радиосигналов в широком угловом секторе; фильтров эффективного преобразования радиоволн взаимно ортогональных типов поляризации.

4. На основе математического моделирования подготовлены инженерные методики и практические рекомендации по проектированию и оптимизации параметров дифракционных фильтров со сложной внутрипериодной структурой, обеспечивающие создание входных (выходных) устройств с расширенными техническими и функциональными возможностями для радиотехнических систем связи.

Практическая ценность работы состоит в том, что применение разработанных математических моделей, алгоритмов и программ, а также полученных численных и экспериментальных результатов и апробированных инженерных рекомендаций позволяет: создать многофункциональные радиотехнические устройства, одновременно решающие задачи приема (передачи) и угло-частотно-поляризационной фильтрации принимаемых (излучаемых) радиосигналов; упростить процесс и сократить сроки проектирования плоских гребенчатых фильтров дифракционного типа с заданной чувствительностью к основным параметрам излучения для РТС различного назначения; повысить надежность и рабочий ресурс входных (выходных) устройств РТС, выполненных в виде гребенчатых фильтров дифракционного типа.

Реализация и внедрение результатов работы. В ходе исследований созданы действующие макеты плоских дифракционных гребенчатых фильтров, отличающиеся комбинациями выполняемых радиоэлектронных функций. Результаты диссертационной работы применены в Воронежском научно-исследовательском институте связи при разработке систем радиомониторинга и контроля эфира в рамках проектов «Курс», «Экран», а также в ВГТУ в учебном процессе на кафедре РТС.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях (НТК) «Направления развития систем и средств радиосвязи» (Воронеж, 1996),

«Радио и волоконно-оптическая связь, локация и навигация» (Воронеж, 1997), Московской ежегодной студенческой НТК «Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве» (Москва, 1998), 1У-й Международной НТК «Радиолокация, навигация и связь» (Воронеж, 1998), XXVIII Московской •международной конференции по теории и технике антенн (Москва, 1998), ежегодных НТК профессорско-преподавательского состава, научных работников, студентов и аспирантов ВГТУ (Воронеж, 1996 -г 1998).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 15 печатных работах, в том числе в 7 статьях и тезисах 8 докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и включает 149 страниц машинописного текста, 62 рисунка на 53 страниц;«, одну таблицу, список литературы из 198 наименований. Диссертация содержит 2 акта о внедрении. .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введения обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, изложена научная новизна и практическая ценность работы, приведены основные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе проведен аналитический обзор развития входных устройств РТС за последние десятилетия, показавший, что в зависимости от назначения системы требования к входным устройствам могут быть самыми разнообразными. Однако даже на этом фоне можно выделить весьма универсальные требования, в той или иной форме, с большей или меньшей жесткостью предъявляемые почти к каждому входному устройству. Эти требования: входная селекция радиосигналов по направлению прихода, по частоте (или по информационной полосе частот), по виду поляризации. Традиционно выполнение перечисленных требований распределяется между антенной и собственно входными цепями радиоприемника. Совмещение антенных и фильтрующих свойств в одном универсальном входном устройстве стало весьма характерной тенденцией развития радиотехнических систем в последнее время.

В общем фронте научных работ, направленных на создание входных радиотехнических устройств, эффективных в указанном выше смысле, самостоятельный участок принадлежит исследованиям плоских дифракционных устройств. Проведенные за последние два десятилетия фундаментальные и прикладные исследования в данной области позволили не только прояснить физическую картину дифракционных процессов на плоских периодических структурах, но и подтвердить принципиальную перспективность применения последних в различных радиотехнических системах.

В то же время еще сохраняется ряд проблем, решение которых было бы весьма актуально. Среди них: сложность строгих и полустрогих математических моделей, в полной мере приложимых лишь к анализу относительно простых структур; слабая степень исследования плоских отражательных металло-диэлектрических гребенок со сложной морфологией внутрипериодной структуры; отсутствие научных данных о возможности целенаправленного влияния формы внутрипериодного дна дифракционной структуры, типа межпазовых ребер и порядка их уровневости на избирательные свойства дифракционного фильтра; отсутствие надежно обоснованных рекомендаций по созданию дифракционных входных устройств для работы с широкополосными сигналами, а также с узкополосными, приходящими от источников, разбросанных в широком угловом секторе.

Во второй главе рассмотрены принципы действия и обоснована физическая модель чувствительности плоских дифракционных гребенчатых фильтров к изменению угловых и частотных параметров радиоизлучения.

В частности, показано, что четвертьволновые глубинные резонансы пазовых волноводных мод (при соответствующем выборе геометрических параметров пазов гребенки фильтра) сопровождаются скачкообразным изменением угла максимального приема в некоторой полосе частот (рис. 1,а). Величина углового скачка и протяженность резонансной полосы определяются добротностью резонансов. Изменение величины добротности глубинных ре-зонансов, смещение положения последних на частотной оси позволяет получать режимы преобразования с различной чувствительностью интенсивности поверхностной волны к направлению и частоте принймаемой радиоволны. Однако у фильтров на основе простых (однопазовых) гребенок диапазон изменения искомой чувствительности ограничен.

Выдвинута гипотеза о том, что расположение резонансных зон в рабочем частотном диапазоне дифракционного фильтра, добротность и полоса глубинных резонансов определяются при прочих равных условиях (неизменных параметрах планарного диэлектрического волновода (ПДВ)) количеством и формой пазов на периоде гребенки. При этом суммарный поверхностный импеданс, вносимый в канал распространения поверхностной волны и определяющий ее дисперсионные свойства, напрямую зависит от геометрических параметров периодной ячейки. Правильный выбор внутрипериодной конфигурации гребенки одноуровневого гребенчатого фильтра (рис. 1,6) позволит обеспечить требуемую угло-частотную избирательность устройства и, тем самым, оптимизировать его радиотехнические характеристики.

Установлено, что применительно к процессу преобразования свободных электромагнитных волн двухуровневыми гребенчатыми фильтрами (рис. 1,в) в управлении радиотехническими характеристиками последних появляется новая

Рис. 1

степень свободы — вариации величины и характера трансформированного в плоскость раскрыта гребенки суммарного импеданса пазов посредством межуровневого зазора, - которая позволит осуществлять более гибким образом изменение вносимой в канал поверхностной волны реактивности. Следовательно, применение двухуровневых гребенчатых фильтров предположительно может расширить возможности информационных радиотехнических систем в отношении угло-часттной избирательности принимаемых радиоволн.

Приведены основные принципы технического построения новых входных селективных фильтров дифракционного типа с угло-частотной и поляризационной избирательностью на базе металлических отражательных гребенок со сложной структурой периода, нагруженных слоем диэлектрика.

В третьей главе проведен теоретический анализ плоских дифракционных гребенчатых фильтров одноуровневого и двухуровневого типов.

Задача преобразования объемных электромагнитных волн произвольного типа поляризации в поверхностные волны, поддерживаемые исследуемыми структурами, переформулирована в терминах теории дифракции на одномерно-периодичных металлоднэлектрических гребенках сложного внутри-периодного профиля, накрытых слоем диэлектрика. Выполненный анализ научных работ по методам теории дифракции показал сложность строгих (аналитических) математических моделей, позволяющих описать рассеяние волн на относительно простых периодических структурах, неприменимость большинства известных математических методов к исследуемой задаче как в принципиальном смысле, так и по причине неоправданно больших затрат вычислительных ресурсов.

1. Разработанные в главе математические модели дифракции объемных электромагнитных волн на указанных структурах сформулированы с использованием известного метода частичных областей, который применительно к классу задач, решаемых в диссертации, модифицирован к методу пазовых мод. В модели (рис. 2) период гребенки исследуемых фильтров представлен совокупностью смежных, разделенных бесконечно тонкими металлическими стенками волноводных полостей, соответствующих в реальной структуре

Рис.2

(рис. 1) либо пазам, либо при заведомо нулевой глубине - межпазовым ребрам. Результирующие парные системы линейных алгебраических уравнений 1-рода (СЛАУ-1) относительно неизвестных комплексных амплитуд пространственных гармоник (однородных, уходящих в пространство наклонно к поверхности фильтра, и неоднородных поверхностных - ПвГ) внешней области А„ (а„) и волноводных мод прямоугольных полостей гребенки

где к = 1 * К, К - общее их число) получены для Н- (и Е-) поляризации преобразуемой фильтром волны единичной амплитуды. Усечение бесконечных СЛАУ осуществлено в соответствии с правилом Митгры, обобщенным для гребенки с несколькими смежными областями на периоде. Редуцированные СЛАУ для случая фильтрации Н-поляризованной волны единичной амплитуды одноуровневым и двухуровневым ГФДТ приведены к виду:

К Мк-1

к=1 Б=0

К Мк-1

К Мк-1

п=-К, к=1 в=0

^ К Ь V

п=-М, к=1 5=0

где п = -М,*Ы2, N,2 =(М-1)/2±епйег[Лапф], 8=0ч-(Мк-1), те0*(М-1), Мк =еп11ег[М-1к/Ь], М - общее число учитываемых гармоник, А„, - неизвестные амплитудные коэффициенты, пропорциональные А, и В, соответственно, Т1,2П, Я1,2з„, Ф1,2П, К1,2Ш11, VI,2^,, Wl,2ra - коэффициенты, являющиеся функциями поперечных и продольных постоянных распростра-

нения пространственных гармоник и пазовых волноводных мод, параметров структуры (1к,Ьк,Ек ,Ь, еь,с,1,8(), а также, учитывающие переразложения модальных функций, описывающих поля в прямоугольных волноводных полостях гребенки и в границах прицельного зазора ПДВ, по соответствующим базисам прилегающих областей, А = ЬД0 - частотный параметр, Хо, ср -длина и угол падения дифрагирующей волны, Ь - период гребенки фильтра.

Адекватность разработанных математических моделей и достоверность результатов численного анализа гребенчатых фильтров по представленному алгоритму обоснованы путем моделирования частных случаев конфигурации, описанных в литературе (в т. ч. ставших классическими вариантов гребенок, проанализированных школой академика Шестопалова), проверкой соответствия моделей: исходным физическим задачам по «качеству» выполнения ряда условий (соотношений взаимности, закона сохранения энергии для объемных волн, граничных требований на поверхности металла, непрерывности компонент поля на границах частичных областей, условия Мейкснера на ребрах структуры) и путем экспериментальной проверки.

С использованием разработанного математического аппарата проведен численный анализ утло-частотных характеристик1' (УЧХ) одно- и двухуровневых гребенчатых фильтров с разной степенью геометрической сложности периодной ячейки. Установлено, что основные закономерности, присущие УЧХ фильтра с простой гребенкой, щюслеживнотся и в случае гребенки со сложной морфологией периода, что свидетельствует о резонансных свойствах периодной ячейки одноуровневого и Двухуровневого типов. Однако наличие па периоде гребенки фильтра дополнительных волново/щых поло ггеи приводит к появлению новых особенностей, обусловленных зональным влиянием переизлучения каждого из пазов в отдельности и ин-тер4>еренцно);шыми межмодовыми эффектами.

Показано, что при фиксированном количестве пазов одноуровневой гребенки, характер преобразования объемных волн дифракционным фильтром существенным образом зависит от соотношения глубин пазов (Ьк) при условии существования в них хотя бы одной распространяющейся волновод-ной моды (1э > 0 при Н- и >0.5 при Е-поляризации волны, где 1э - электрическая ширина паза). Обосновано предположение о зависимости суммарного поверхностного импеданса периодной ячейки, вносимого в канал распространения поверхностной волны структуры, от геометрических параметров отдельных пазов. В частности, показано, что в случае близости входных со'' В одноволновом режиме преобразования (А < I/(1+|ф|)), при котором амплитуда поверхностной волны определяется, в основном, интенсивностью (-1)-й ПнГ, угло-частшная характеристика гребенчатого фильтра представляет собой зависимость {|А _||,|а_,|} от частотного параметра А и угла прихода <р объемной электромагнитной волны заданного поляризационного качества.

противлении пазов к резонансному или разном характере их реактивностей, но обеспечивающем соответствующую суммарную резонансную величину, в одноуровневой структуре при рассеянии волны Н-типа наблюдается проявление четвертьволновых глубинных резонансов. Определение резонансных значений глубин пазов на фиксированных частота« (Л = const) осуществлено по типовым зависимостям | А_,|= f[<p,ht ] при прочих равных условиях: зоны глубинных резонансов выделяются скачкообразным изменением угла максимального приема (<p_i)raax (угла, при котором амплитуда (-1)-й ПвГ соответствует максимальной), что связано с изменением характера реактивной части входного импеданса паза с индуктивного на емкостный.

Доказана возможность повышения утло-частотной чувствительности одноуровневых и двухуровневых гребенчатых фильтров (заметного изменения угла максимального приема радиоизлучения (ср_, )тах при изменении частотного параметра Л) путем поддержания индуктивного характера импеданса периодной ячейки и, следовательно, повышенного замедления поверхностной волны. На плоскости (<р,Л ) это отражается в возрастающем отклонении «хребта» УЧХ от линии скольжения: (-1)-й ПвГ и увеличении угла его наклона к оси Л (рис. 3: линии равных

уровней1' УЧХ). При р умеренном значении

относительной диэлектрической проницаемости материала ПДВ (е, = 25) достигается угло-час-тотная чувствительность фильтров 0 = |Д(ф.,)тв|/ДЛ, равная 12°4-2.2° на один процент изменения частоты при незначительной толщине диэлектрического волновода

(t« (0.2 0.35)

Рис.3

Внешняя контурная линия равных уровней УЧХ (на рис. 3 и далее), а также разность значений уровней сопредельных линий соответствует ампли-

туде преобразуемой волны.

Подтверждена предсказанная возможность снижения добротности глубинных резонансов парциальных волн периодной ячейки одноуровневых и двухуровневых дифракционных фильтров, приводящего к широкополосному их проявлению. Использование подобного режима преобразования (с ослабленной дисперсией поверхностаых волн) позволяет осуществлять прием при фиксированном направлении прихода волны в пределах расширешюй полосы частот. Выявлено близкое к оптимальному соотношение глубин пазов трехпазовой гребенки одноуровневого фильтра, обеспечивающее стабилизацию угла максимального приема (<р _|)тах, а следовательно, и пространственного положения диафаммы направленности фильтра в частотной полосе, превышающей 7% (рис. 4). Значение величины постоянной вытекания1' (-1)-й ПвГ в указанной по-

\

\ \

дл% * 7.3 'Л

ет 0.89 0 91 0 93 0.!>5 Д

Рис. 4

лосе (a_i » 0.12 -:- 0.20) обусловливает при длине структуры порядка 15L эффективность2' устройства не хуже 60 % (Эфф > 60% ).

Найдены параметры волноводных полостей двухуровневого фильтра, при которых вовможен эффективный (Эфф ~ (50+ 70)%) прием Н-поляризо-ванной волны при фиксированном направлении ее прихода в (7 4- 9) %-ной частотной полосе (рис. 5). Показано, что отклонение прицельного расстояния ПДВ от исходного несущественно изменяет интенсивность поверхностной волны, что позволяет использовать на практике неоднородную связь диэлектрического волновода с гребенкой для обеспечения более высокой эффектив-

' а _, - постоянная вытекания рабочей ПвГ или постоянная ослабления в амплитудном распределении поля в направлении движения волны, отнесенная к одному периоду структуры;

2) эффективность - интегральный антенный параметр, равный произведению коэффициентов полезного действия и использования поверхности структуры; при характерном экспоненциально убывающем амплитудном распределении поля по длине гребенчатого фильтра Эфф = 2(1 - ехр[- ])2/о:_1М„, где

N „ - число периодов г; стру*ауре конечных размеров.

поста устройства за счет повышенной однородности распределения А. ](х) вдоль поверхности фильтра (выбор степени клипов идности зазора осуществляется по расчетной зависимости постоянной вытекания (х от прицельного параметра ПДВ).

Численные расчеты УЧХ одноуровневых фильтров с гребенкой, содержащей на периоде пазы Н- и Е-типа показали, что подобные структуры м о гут успешно использоваться для построения входных (выходных) устройств РТС, обеспечивающих прием и передачу на разных (ортогональных) типах поляризации электромагнитных волн (рис. 6). Разница углов максимального приема (ф-Дпах ~ (ф_1 )[пах > обусловленная неодинаковой величиной замедления поверхностных волн собственно диэлектрическим слоем в. Н- и Е-случаях может быть мишшизирована в узкой полосе частот посредством ослабления дисперсии поверхностной волны в соответствующей зоне Е-характеристики фильтра (что обеспечивается выбором глубины широкого паза, близкой к резонансному значению). Определены параметры пазов гребенки подобного фильтра, обеспечивающие идентичности основных характеристик фильтра как при Н-, так и Е-поляризации преобразуемой волны в 2%-ной полосе

частот ((<р_, »3°, Эффн,Е « 60% для конечной структуры длиной 17Ь).

В четвертой главе приведены результаты экспериментального исследования плоских дифракционных гребенчатых фильтров одноуровневого и двухуровневого типов.

Измеретш утло-частотных зависимостей (соответствующих максимальной эффективное™ преобразования первичной (принимаемой) волны в энергию поверхностной гармоники) и зависимостей постоянных вытекания поверхностной волны ог частоты выполнены по известным методикам на макетах, размеры которых смоделированы для сантиметрового диапазона длин волн (на частотах 8+12 ГГц). Период металлических гребенок выбран равным 24 им при длине (480-г 500) мм (около 20 периодов). Экспериментальные исследования проводились на примере структур разной внутрипериодной конфигурации: одноуровневой с одним пазом (глубина Ь, = (4 - 9.2)мм, ширина 1, = 8мм), двумя пазами на периоде (например, Ь, -5мм, 1, =5мм, Ь2 =17мм, 12 =19мм); двухуровневой (Ь = 5мм) с одним пазом (Ь, = 3.5мм, 12 =5мм), расположенным по центру внутрипериодного уровня. В качестве материала для ПДВ использовался полистирол с е, = 2.56 толщиной I = 6мм. Величина прицельного расстояния ПДВ изменялась в пределах (0 н-7) мм.

Сравнение экспериментально измеренных и расчетных значений углов максимального приема (ф_, )тах показало, что их отличие не превышает 1°-ь2°, а для значений постоянных вытекания а_| среднеквадратическое отклонение не превышает (10+ 15)%. Максимальные отличия наблюдаются в окрестностях ( брэгговского резонанса второго порядка и в областях четвертьволновых глубинных резонансов, что объясняется некоторым снижением точности компьютерных вычислений, влиянием диссипативных свойств реальных элементов фильтров на добротность указанных резонансов, а также погрешностями измерений.

Экспериментальные исследования пространственного преобразования электромагнитных волн линейной поляризации плоскими гребенчатыми фильтрами дифракционного типа подтвердили: адекватность математических моделей и достоверность результатов, полученных в ходе численного эксперимента; предсказанную теорией возможность создания плоских дифракционных гребенчатых фильтров с разным набором избирательных свойств (фильтров с повышенной чувствительностью к направлению прихода радиоволны; фильтров для приема широкополосных радиосигналов; фильтров эффективного преобразования радиоволн взаимно ортогональных типов поляризации; фильтров для обработки узкополосных радиосигналов в широком угловом секторе радиоприема); возможности использования гребе1гчатых фильтров в качестве устройств с интегрированными (совмещенными) функциями во входных (выходных) трактах информационных радиотехнических систем.

Глава з;жанчивается практическими рекомендациями по проектированию плоских гребенчатых фильтров утло-частотно-поляризационной избирательности доя современных и перспективных информационных РТС.

В заключении перечислены основные научно-технические результаты, полученные в работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Диссертационная работа посвящена исследованию и разработке дифракционных радиотехнических устройств утло-частотной селекции радиоволн для современных и перспективных информационных РТС на основе их математического моделирования, численного анализа, макетирования и экспериментальных измерений.

Основные научно-технические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработаны математические модели, описывающие процесс преобразования принимаемых радиоволн в поверхностные волны на фильтрах дифракционного типа, содержащих планарные диэлектрические волноводы и отражательные многопазовые одноуровневые и двухуровневые гребенки. На основе сформулированных математических моделей разработаны алгоригмы и программы для проведения численных расчетов плоских гребенчатых фильтров дифракционного типа в качестве взаимных входных (выходных) радиотехнических устройств, совмещающих функции пространственной и частотной селекции при произвольной поляризации принимаемой (излучаемой) радиоволны. Адекватность созданных математических моделей и достоверность численных резулхта-тов обоснованы контролем соответствия моделей фундаментальным физическим требованиям и путем экспериментальной проверки.

2. Получены теоретические и экспериментальные данные по преобразованию свободных радиоволн в поверхностные гшоскями дифракционными гребенчатыми фильтрами одноуровневого и двухуровневого типов с различными внутрнпериодными морфологическими признаками. Выявлено влияние сложности внутрипериодной структуры фильтров на их угло-часгогные характеристики. По результатам исследований показана возможность достижения различных комбинаций радиотехнических функций путем усложнения структуры периода рассеивателя дифракционных гребенчатых фильтров.

3. На основе эвристической физической модели чувствительности плоских дифракционных гребенчатых фильтров со сложной внутрипериодной структурой к изменению угло-частотных параметров радиоизлучения и результатов численного моделирования обоснованы принципы действия и пути построения устройств различного функционального назначения для современных и перспективных РТС: фильтров высокой угло-частотной селекции электромагнитного

излучения; фильтров с повышенной чувствительностью к направлению прихода радиоволны; фильтров дчя приема широкополосных радиосигналов; фильтров для обработки узкополосных радиосигналов в широком угловом секторе радиоприема; фильтров эффективного преобразования радиоволн взаимно ортогональных типов поляризации.

4. Разработаны инженерные методики и практические рекомендации по проектированию и оптимизации характеристик гребенчатых фильтров различного функционального назначения для систем радиосвязи.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Останков А. В., Юдин В. И. Моделирование рассеяния плоских волн на многослойных периодических металлодиэлектрических решетках со сложной структурой периода // Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве: Тез. докл. Московской ежегод. студ. науч.-техн. конф. - М.: МЭИ, 1998. - T. 1.-С. 66-67.

2. Углочасготная фильтрация линейно поляризованного излучения при приеме СВЧ сигнала / Л. И. Климов, А. В. Останков, Ю. Г. Пастернак, В. И. Юдин // Радиотехника. - 1998. - № 6. - С. 70-72.

3. Плоские устройства дифракционного типа с расширенной полосой ослабленной угловой чувствительности / А. .14. Климов, А. В. Останков, Ю. I". Пастернак, В. И. Юдин // Теория и техника радиосвязи. - 1998. - № 2.

4. Planar antenna devices of diffractional type with extended band of weakened angular sensitivity / A. I. Klimov, A. V. Ostankov, Yu. G. Pasternak, V. I. Youdin // Proc. of the XXVIII Moskow International Conference on Antenna Theory and Technology - Moskow, 1998. - P. 416-419.

5. Учет влияния корпуса носителя в алгоритме определения пеленга с помощью круговой ФАР / А. В. Ашихмин, А. И. Климов, В. Н. Кондратенко, К. Б. Меркулов, A. Ei. Останков и др. // Теория и техника радиосвязи. - 1998. -№2.

6. Углочастотная чувствительность плоских устройств дифракционного типа на базе металлодиэлектрических многоступенчатых гребенок / А. И. Климов, А. В. Останков, Ю. Г. Пастернак, В. И. Юдин // Радиолокация, навигация и связь: Сб. докм.ЛУ-й Международ, науч.-техн. конф. - Воронеж, 1998. - Т.3. - С. 1855-1864.,'

7. Приближенный метод решения краевых задач, основанный на эквивалентном переходе от исходной задачи к задачам пониженной размерности / А. И. Климов, Ю. Г: Партернак, В. И. Юдин, А. В. Останков // Направления развития систем и средств радиосвязи: Сб. докл. науч.-техн. конф. - Воронеж, 1996.-Т. 1.-С. 282-290.

8. Экспериментальные исследования плоской антенны СВЧ с электронным управлением поляризацией излучения / А. И. Климов, А. В. Останков, Ю. Г. Пастернак, В. И. Юдин // Направления развития систем и средств радиосвязи: Сб. докл. науч.-техн. конф. - Воронеж, 1996. - Т. 3. - С. 1277-1279.

9. Численное исследование дифракции плоских электромагнитных волн на отражательных метаплодиэлектрических решетках / А. И. Климов, А. В. Останков, Ю. Г. Пастернак, В. И. Юдин // Радио- и волоконно-оптическая связь, локация и навигация: Сб. докл. науч.-техн. конф. - Воронеж, 1997.-Т. 1,-С. 45-55.

10.Анализ рассеяния плоских электромагнитных волн отражательной металлической решеткой при регулярных нарушениях профиля / А. И. Климов, А. В. Останков, Ю. Г. Пастернак и др. // Радио- и волоконно-оптическая связь, локация и навигация: Сб. докл. науч.-техн. конф. - Воронеж, 1997. -Т. 1.-С. 129-134.

11 .Особенности редуцирования граничных уравнений в задаче о многопазовой отражательной решетке с диэлектрическим слоем / А. И. Климов, А. В. Останков, Ю. Г. Пастернак, В. И. Юдин // Синтез, передача и прием сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 1997. -С. 140-147.

12.Простая эвристическая модель влияния корпуса носителя на смещение пеленга, определяемого круговой ФАР / А. В. Ашихмин, В. Н. Кондратенко, К. Б. Меркулов, А, В. Останков и др. II Радиолокация, навигация и связь: Сб. докл. 1У-й Международ, науч.-техн. конф. - Воронеж, 1998. - Т. 3. - С. 1836-1846.

13.Анализ пространственных гармоник методом пазовых мод в задаче дифракции волн на отражательной решетке / А. И. Климов, А. В. Останков, Ю. Г. Пастернак, В. И. Юдин // Синтез, передача и прием сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 1998. - С. 115-120.

14.Митрохин В. Н., Останков А. В., Пахомов Р. А. Собственные волны и критические сечения диэлектрического клина // Синтез, передача и прием сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 1998. -С. 121-128.

15.Частотно-угловая избирательность плоских устройств дифракционного типа на основе металлодиэлектрической двухуровневой гребенки / А. И. Климов, А. В. Останков, Ю. Г. Пастернак, В. И. Юдин // Синтез, передача и прием сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 1998.-С. 129-135.

ЛР №020419 от 12.02.92.

Подписано в печать 19.11.98. Объем 1,0 усл. печ. л.

Тираж 85 экз. Заказ №

Издательство

Воронежского государственного технического университета

394026 Воронеж, Московский просп., 14.

Воронежский государственный технический университет

На правах рукописи

Останков Александр Витальевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ДИФРАКЦИОННЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ УТЛО-ЧАСТОТНОЙ СЕЛЕКЦИИ

05.12.17 - радиотехнические и телевизионные

системы и устройства 05.12.07 - антенны и СВЧ устройства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор Юдин В. И.

Воронеж 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Введение......................................................................................................4

1. Влияние качества селекции параметров радиоизлучения на

совершенствование информационных радиотехнических систем....... 11

Выводы.................................................................................................... 26

2. Принципы построения гребенчатых фильтров дифракционного

типа с угло-частотной избирательностью.............................................28

2.1. Физическая модель чувствительности дифракционных фильтров к изменению угловых и частотных

параметров радиоизлучения........................................................... 28

2.2. Дифракционные гребенчатые фильтры одноуровневого типа...... 33

2.3. Дифракционные гребенчатые фильтры двухуровневого типа...... 35

Выводы..................................................................................................... 36

3. Теоретический анализ дифракционных гребенчатых фильтров одноуровневого и двухуровневого типов.............................................. 38

3.1. Современные математические методы описания рассеяния электромагнитных волн на периодических структурах................ 38

3.2. Математическое моделирование одноуровневых гребенчатых фильтров.......................................................................................... 46

3.3. Исследование угло-частотных характеристик одноуровневых фильтров ....'."..................................................................................... 63

3.3.1. Анализ обобщенной модели фильтра

со сложной морфологией периода............................................ 63

3.3.2. Фильтры повышенной чувствительности к направлению приема радиоволн..................................................................74

3.3.3. Фильтры для обработки широкополосных сигналов в расширенной частотной полосе с ослабленной

угловой чувствительностью....................................................... 81

3.3.4. Преобразование одноуровневыми фильтрами ортогонально поляризованных электромагнитных волн .... 88

3.4. Математическое моделирование двухуровневых дифракционных структур............................................................... 94

3.5. Исследование утло-частотных характеристик двухуровневых

фильтров................................................................................................. 102

3.5.1. Анализ фильтров с лестничным профилем внутри-периодного дна гребенки........................................................... 102

3.5.2. Фильтры с повышенной угловой чувствительностью......... 110

3.5.3. Фильтры с широкой областью ослабленной угло-частотной дисперсии поверхностной волны.............. 113

Выводы.................................................................................................... 116

4. Экспериментальные исследования гребенчатых фильтров

дифракционного типа............................................................................. 120

Рекомендации по проектированию дифракционных гребенчатых

фильтров угло-частотно-поляризационной избирательности ............ 131

Заключение................................................................................................. 132

Список литературы..................................................................................... 134

ВВЕДЕНИЕ

Современные радиотехнические системы (РТС) достигли столь высокого уровня технических возможностей и функционального разнообразия, что трудно указать на такую область техники, в которой бы они не использовались [1-19]. И тем не менее, стремительные темпы научно-технического прогресса свидетельствуют о том, что в ближайшее десятилетие на смену нынешним РТС придут новые перспективные системы, с помощью которых обеспеченность информационными технологиями на планете поднимется на еще более высокий уровень [2,14,15].

В качестве стратегических определились следующие направления развития информационных РТС:

- повышение скорости (и объема) передачи информации (за счет освоения более высокочастотных диапазонов электромагнитного спектра [20-27]);

- гарантирование защиты информационных каналов, повышение информационной безопасности (за счет более качественной селекции сигналов, использования эффективных методов скрытия информации [4, 10, 16, 17, 28-35]);

- достижение полной надежности процесса информационного обмена (за счет перехода на цифровые способы передачи и обработки информации [4,17,28,35]);

- повышение интеллектуальных возможностей радиосистем (за счет глубокой адаптации РТС электронными средствами, в том числе путем использования быстро управляемых функциональных блоков и узлов, а также за счет функциональной интегрализации [18, 25, 36-50]).

В связи с этим объективный процесс совершенствования РТС требует, чтобы создание новых радиотехнических устройств осуществлялось с учетом вышеуказанных тенденций. Весьма актуальна разработка устройств, в которых интегрализация функций сочетается с интегральной технологией их изготовления, а в физических принципах действия которых заложены возможности дальнейшего существенного их совершенствования в соответствии с общей стратегией перехода современных РТС к новым поколениям.

В полной мере данное замечание относится к плоским устройствам дифракционного типа, действующим по принципу пространственного преобразования принимаемых радиотехнической системой электромагнитных волн в поверхностные волны [51]. Являясь конструктивно простыми и технологичными структурами, совмещающими в себе функции антенн и входных (выходных) избирательных устройств, они обладают высокими техническими характеристиками, применимы (при соответствующем масштабном моделировании) в диапазоне от дециметровых до миллиметровых длин волн и позволяют существенно повысить эффективность радиотехнических систем [25, 36, 41, 47-49, 52]. Интегрализация пространственно-частотно-поляризационных избирательных функций в плоских устройствах дифракционного типа (дифракционных фильтрах) непосредственно на входе приемника снижает его собственные шумы, повышает чувствительность, расширяет динамический диапазон РТС и области ее применения.

С учетом сказанного плоские устройства дифракционного типа, способные выполнять различные радиотехнические функции в составе РТС, имеют определенные перспективы.

Плоские устройства дифракционного типа строятся на базе периодических металлических решеток с тем или иным профилем паза, нагруженных диэлектрическим слоем [41]. Особый интерес вызывают устройства, решетки которых представляют собой отражательную «гребенку» прямоугольного профиля, поскольку, именно, гребенчатые фильтры обеспечивают наиболее эффективное преобразование волн типа «объемные <=> поверхностные» [41, 48, 49, 52, 53]. Наличие волноводных полостей (пазов) позволяет таким устройствам формировать специфические" резонансные поля с характерными диаграммами направленности, главный лепесток которых ориентирован почти по нормали к поверхности фильтра. Усложнение внутренней морфологии структуры периода гребенчатых фильтров дифракционного типа (ГФДТ) посредством введения дополнительных пазов и разделяющих их ламелей с разным порядком уровневости открывает возможность реализации новых режимов преобразования волн, несвойственных простым гребенкам, и, тем самым, позволяет добиться комплексирования селективных свойств, предъявляемых к перспективным входным устройствам РТС [49, 54, 55].

Несмотря на то, что история исследований плоских дифракционных устройств насчитывает не один десяток лет [51, 41], в данной области радиоэлектроники сохраняется ряд актуальных и нерешенных проблем, таких как: создание математических моделей процесса преобразования принимаемых (свободных) волн в поверхностные плоскими гребенчатыми фильтрами дифракционного типа со сложной структурой периода; теоретическое и экспериментальное исследование процесса преобразования свободных волн в поверхностные в резонансной области частот подобными гребенчатыми фильтрами; разработка эффективных входных радиоэлектронных устройств в виде гребенчатых фильтров с совмещенной пространственно-частотной и поляризационной селекциями, в том числе, для РТС, использующих широкополосные сигналы, а также узкополосные сигналы, принимаемые в широком угловом секторе информационного радиообмена. Решение перечисленных проблем определило содержание диссертации.

Диссертационная работа подготовлена по материалам исследований, выполненных на кафедре радиотехнических систем ВГТУ в 1995-1998 гг. в соответствии с межвузовскими научно-техническими программами «Конверсия и высокие технологии», «Университеты России (Технические университеты)», Всероссийской программой «Излучение», а также госбюджетными НИР кафедры РТС на 1995-2000 гг. «Исследование и разработка радио- и оптоэлектронных устройств и систем различного назначения».

Целью настоящей работы является исследование и разработка плоских радиотехнических устройств (гребенчатых фильтров) дифракционного типа угло-частотно-поляризационной селекции для современных и перспективных информационных РТС.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

1. Разработки универсальной математической модели процесса трансформации плоских электромагнитных волн с варьируемыми параметрами (направлением приема, частотой, типом поляризации) на одномерно-периодичных металлических гребенках со сложной структурой периода (многопазовых с разным порядком уровневости межпазовых ребер: одноуровневых и двухуровневых), нагруженных диэлектрическим слоем.

2. Проведения комплекса численных исследований преобразования принимаемых электромагнитных волн в связанные поверхностные волны в

резонансной области радиочастот вышеназванными гребенчатыми фильтрами одноуровневого и двухуровневого типа.

3. Выявления на основе проведенного численного эксперимента характерных зависимостей угло-частотных характеристик плоских ГФДТ от геометрии периодной ячейки гребенки, а также оптимальных геометрических параметров фильтров с точки зрения обеспечения заданной чувствительности к направлению прихода радиоволны, ее частоте и типу поляризации.

4. Обоснования физических принципов построения плоских дифракционных гребенчатых фильтров со сложной внутрипериодной структурой.

5. Проведения комплекса экспериментальных исследований эффекта преобразования принимаемых радиоволн в поверхностные на резонансных частотах с помощью плоских ГФДТ различной геометрии.

6. Разработки инженерных рекомендаций по проектированию и оптимизации плоских гребенчатых фильтров дифракционного типа, совмещающих функции приемно-передающих антенн и фильтров первичной обработки радиосигналов, для перспективных РТС.

Методы исследования. Для решения перечисленных задач использовались известные методы математического анализа радиотехнических устройств, в частности, классической электродинамики сплошных сред, теории дифракции радиоволн линейной поляризации на координатных одномерно-периодичных структурах, методы интегрирования волновых уравнений и их численного анализа, а также стандартные методики измерений характеристик радиотехнических устройств сверхвысокочастотного диапазона длин волн. Основные теоретические положения проверены путем численного моделирования на ЭВМ, лабораторного макетирования и экспериментального исследования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Создана универсальная математическая модель, описывающая процесс преобразования принимаемых радиоволн в поверхностные волны плоскими дифракционными гребенчатыми фильтрами, отличающаяся от известных учетом усложненной внутрипериодной структуры рассеивателя, в качестве которого предложены многопазовые металлические гребенки одноуровневого и двухуровневого типов. Модель характеризуется математической простотой, быстрой сходимостью вычислений и достаточной для практики точностью описания моделируемых объектов. Разработаны алгоритмы и про-

граммы для проведения численных расчетов одно- и двухуровневых гребенчатых фильтров в качестве взаимных входных (выходных) радиотехнических устройств при произвольных параметрах принимаемой (излучаемой) радиоволны.

2. Получены теоретические и экспериментальные данные по преобразованию свободных радиоволн в поверхностные одно- и двухуровневыми гребенчатыми фильтрами, обладающие новизной как в объекте исследования, так и в том, что доказывают возможность эффективного использования ГФДТ в РТС в качестве комбинированных устройств типа «антенна-фильтр», обеспечивающих высокую угло-, частотную избирательность преобразуемого излучения, прием широкополосных сигналов при фиксированном направлении прихода волны, одновременное преобразование объемных волн взаимно ортогональных типов поляризации.

3. Для новых типов периодических рассеивателей обоснованы принципы действия и пути построения плоских дифракционных гребенчатых фильтров, отличающихся от применяемых ранее расширенным функциональным назначением для современных и перспективных РТС: фильтров угло-частот-ной селекции электромагнитного излучения; фильтров с повышенной чувствительностью к изменениям направления прихода радиоволны; фильтров для приема широкополосных радиосигналов; фильтров для приема узкополосных радиосигналов в широком угловом секторе; фильтров эффективного преобразования радиоволн взаимно ортогональных типов поляризации.

4. На основе математического моделирования подготовлены инженерные методики и практические рекомендации по проектированию и оптимизации параметров дифракционных фильтров со сложной внутрипериодной структурой, обеспечивающие создание входных (выходных) устройств с расширенными техническими и функциональными возможностями для современных и перспективных радиотехнических систем связи.

Практическая ценность работы состоит в том, что применение разработанных математических моделей, алгоритмов и программ, а также полученных численных и экспериментальных результатов и апробированных инженерных рекомендаций позволяет: создать многофункциональные радиотехнические устройства, одновременно решающие задачи приема (передачи) и уг-ло-частотно-поляризационной фильтрации принимаемых (излучаемых) ра-

диосигналов; упростить процесс и сократить сроки проектирования гребенчатых фильтров дифракционного типа с заданной чувствительностью к основным параметрам излучения для РТС различного назначения; повысить надежность и рабочий ресурс входных (выходных) устройств РТС, выполненных в виде гребенчатых фильтров дифракционного типа.

Реализация и внедрение результатов работы. В ходе исследований созданы действующие макеты плоских ГФДТ, отличающиеся комбинациями выполняемых радиоэлектронных функций. Результаты диссертационной работы применены в Воронежском научно-исследовательском институте связи при разработке систем радиомониторинга и контроля эфира в рамках проектов «Курс», «Экран», а также в ВГТУ в учебном процессе на кафедре РТС.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математические модели, алгоритмы, результаты численного анализа, компьютерных и экспериментальных исследований входных радиотехнических устройств на базе плоских гребенчатых фильтров дифракционного типа с различной внутрипериодной геометрией и функциональным назначением в составе РТС.

2. Способы и технические средства реализации требуемой чувствительности плоских гребенчатых фильтров дифракционного типа с различной внутрипериодной геометрией к изменению радиотехнических параметров электромагнитного излучения.

3. Принципы построения и инженерные рекомендации по проектированию и оптимизации параметров плоских гребенчатых фильтров дифракционного типа различного функционального назначения в составе информационных радиотехнических" систем.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях «Направления развития систем и средств радиосвязи» (Воронеж, 1996), «Радио и волоконно-оптическая связь, локация и навигация» (Воронеж,

1997), Московской ежегодной студенческой научно-технической конференции «Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве» (Москва,

1998), 1У-й международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация и связь» (Воронеж, 1998), XXVIII Московской международной конференции по теории и технике антенн (Москва, 1998), ежегодных

научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников, студентов и аспирантов Воронежского государственного технического университета (Воронеж, 1996 ч- 1998).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 15 печатных работах, в