автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Исследования и разработка методик анализа, синтеза и проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона

0034658^0

На правах рукописи

Трофимов Алексей Павлович

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИК АНАЛИЗА, СИНТЕЗА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ АНТЕННО-ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВ ДКМВ ДИАПАЗОНА

Специальность 05.12.07 Антенны, СВЧ-устройства и их технологии

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара - 2009

003465823

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (ГОУ ВПО ПГУТИ).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Кубанов В.П.

Официальные оппоненты:

- доктор физико-математических наук, доцент

Осипов О.В.,

г. Самара.

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Солопов А.И., г. Москва.

Ведущая организация - Открытое акционерное общество «Воронежский научно-исследовательский институт «Вега» (ОАО «ВНИИ «Вега»), г. Воронеж.

Защита диссертации состоится 24 апреля 2009 г. в 15°° на заседании диссертационного совета Д 219.003.02 при Поволжском государственном университете телекоммуникаций и информатики по адресу: 443010, г. Самара, ул. Льва Толстого, 23.

С диссертацией соискателя можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО ПГУТИ.

Автореферат разослан "23" марта 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 219.003.02, доктор технических наук, доцент

Мишин Д.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы и состояние вопроса

При создании нового поколения антенн декаметровых волн (ДКМВ) в современных условиях особое снимание уделяется обеспечению их относительной малогабаритности при обеспечении возможности размещения в не подготовленных специально местах, включая площадки с ярко выраженной неоднородностью подстилающей поверхности иод ан тенной по геометрическим и (или) электрофизическим свойствам. При этом эффективное использование современных технологий оперативного автоматизированного согласования открывает дополнительные возможности уменьшения электрических размеров антенны. Однако такой подход связан с существенным ужесточением требований к сог ласующим устройствам и алгоритмам их работы. В свою очередь, эффективная реализация автоматической настройки согласующих устройств требует более точной информации о входном импедансе антенны.

В этих условиях настоятельно необходимым является создание методики электродинамического анализа приземных антенн с учетом неоднородности земной поверхности под антенной и методики синтеза согласующих устройств, отвечающей современным требованиям, обусловленным низким уровнем естественного согласования антенн и нестабильностью настроек.

Таким образом, в настоящее время существует актуальная научно-техническая проблема создания методик анализа, синтеза и проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона, обеспечивающих учет неоднородности земной поверхности под антенной, синтез согласующих и фазирующих устройств и быстродействующих алгоритмов их автоматической настройки на основе адекватных моделей и методик.

Состояние вопроса в рассматриваемой области характеризуется следующими основными достижениями.

Расчетом характеристик приземных антенн диапазона ДКМВ, а также вопросами распространение радиоволн этого диапазона радиоинженеры занимаются уже не один десяток лет. Эти вопросы рассматривались в трудах А. Зоммерфельда (А. Sommerfeld), В.А. Фока, М.А. Леонтовича, ЕЛ. Фейп-берга, Б.А. Введенского, Г.А. Лаврова, A.C. Князева, Г.З. Айзенберга, В.II. Кубанова, Л.С. Казанского, Р. Кинга (RAV.P. King) п многих других отечественных и зарубежных ученых. Обобщенно рассматриваемый круг задач можно разделить на два связанных между собой вопроса. Первый заключается в электродинамическом анализе самих антенн как бы в свободном пространстве. Второй - анализ влияния земли на характеристики антенн.

Что касается первого вопроса, то тут были разработаны различные методы анализа таких антенн. Это и методы на основе дифференциальных

уравнений, и методы на основе интегральных уравнений (ИУ) с точным ядром, и методы на основе ИУ фредгольмовского типа первого и второго рода. На сегодняшний день наиболее распространенными, на взгляд автора, являются методы на основе уравнений Фредгольма первого рода. Такие методы развивались в трудах Е. Галлена (Е. Hallen), Р.Ф. Харрингтона (R.F. Harrington), Г.З. Айзенберга, В.В. Юдина и многих других ученых. Благодаря ряду их достоинств, именно один из таких методов и был выбран как базовый для анализа антенн в свободном пространстве.

Одной из основных и наиболее сложных задач анализа приземных антенн ДКМВ диапазона является задача моделирования границы раздела «земля - воздух». Рассмотрению этих вопросов также посвящено огромное количество работ. Существует точное решение задачи о возбуждении поверхности земли элементарным вибратором. Впервые задачи такого типа изучались А. Зоммерфельдом (A. Sommerfeld) для случая вертикального вибратора, позже полученное решение было уточнено В.А. Фоком. Для горизонтального вибратора аналогичная задача была решена Р. Кингом (R.W.P. K.ing) и Г. Смитом (G.S. Smith). Хотя полученные точные решения не имеют ограничений на параметры сред и позволяют рассчитывать поле в обеих средах, они являются неудобными с точки зрения построения практических методик на их основе. Распространенным методом решения подобных задач является решение с использованием функции ослабления. Также широко применяется метод ИУ второго рода, имеющего смысл граничного условия Леонтовича-Щукина, относительно тока, наведенного в земле.

Проанализировав рассмотренные выше методы, автор предложил новый метод, использующий достоинства известных методов и нейтрализующий их недостатки. А именно, для отыскания тока, наведенного в земле, задача ставится в форме ИУ, имеющего смысл условия Леонтовича-Щукина, по при этом поверхность земли заменяется системой проволок с эквивалентными радиусом, по осям которых течет эквивалентный ток. Это позволило существенно сократить вычислительные затраты (за счет исключения поверхностного интеграла) и реализовать возможности по учету геометрической и электрофизической неоднородности поверхности земли

Одной из ключевых и наиболее сложных проблем при создании антен-но-фидерных устройств ДКМВ диапазона является проблема согласования и фазирования антенн. При этом необходимо разрабатывать такие устройства согласования (УС) и фазирования (УФ), которые соответствуют современным тенденциям развития ДКМВ радиосвязи. Для этого прежде всего необходимо осуществить их математическое моделирование, что предполагает создание адекватных физической реальности математических моделей устройств. Кроме того, необходимо синтезировать и оптимизировать эквивалентные схемы устройств. В настоящее время особенно актуальной становится задача повышения точности численного моделирования УС. Моделей УС на сосредоточенных элементах становится уже явно недостаточно.

Для решения обозначенной проблемы автором предложена новая, более точная аддитивная модель УС, основанная на предположении, что взаимное влияние элементов имеет аддитивный характер.

Далее остановимся на вопросах построения алгоритмов настройки УС и УФ. Наиболее рациональным, по мнению автора, является применение комбинированных алгоритмов, реализуемых в два этапа - с осуществлением настройки по имеющейся информации об импедансе нагрузки (первый этап) и с последующей «тонкой» подстройкой непосредственно по коэффициенту бегущей волны (КБВ) на входе УС (второй этап). На основании вышесказанного автором предложен новый комбинированный алгоритм настройки по измеряемым значениям КБВ на входе УС, основанный на аддитивной модели и позволяющий значительно снизить погрешность настройки.

Цель работы - разработка, экспериментальная проверка и реализация методик анализа, синтеза и проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона, включая методику электродинамического анализа приземных антенн с учетом неоднородности земной поверхности под антенной, отвечающую современным требованиям методику синтеза согласующих устройств, адекватные модели согласующих и фазирующих устройств, алгоритмы автоматической настройки согласующих устройств по фазочувствительным и амплитудным датчикам КБВ с минимизацией реактивной мощности.

Для достижения поставленной цели в работе выполнена следующая программа исследований.

1. Разработка электродинамических моделей и методик электродинамического анализа приземных проволочных антенн ДКМВ диапазона на основе решения интегральных уравнений (в том числе, для наведенного в земле тока).

2. Исследование проблем согласования приземных антенн в условиях нестабильности электрофизических свойств местного грунта.

3. Разработка алгоритма формализации множеств согласуемых нагрузок и методики синтеза перестраиваемых согласующих устройств.

4. Разработка алгоритмов автоматической настройки согласующих и фазирующих устройств.

5. Разработка аддитивной модели устройств антенно-фидерного тракта, выполненных на сосредоточенных элементах.

6. Разработка методики проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона.

7. Практическая реализация разработанных методик проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона.

Методы исследований

Методы интегральных уравнений, методы вычислительной электродинамики, методы вычислительной математики, методы теории цепей и длинных линий, методы теории антенн. Для проведения расчетов использова-

лось программирование на фортране-90 с использованием стандартных библиотек.

Обоснованность и достоверность результатов работы

Обоснованность и достоверность результатов работы обеспечиваются адекватностью использованных методов и построенных на их основе расчетных моделей. Достоверность результатов работы подтверждается результатами тестирования предложенных методик на основе численных экспериментов (с сопоставлением с известными методами), результатами сопоставления расчетных и экспериментальных данных и результатами практической реализации.

Научная новизна работы

1. Разработаны электродинамическая модель и методика электродинамического анализа приземных проволочных антенн с учетом геометрической и электрофизической неоднородности местного грунта на основе интегрального уравнения в тонкопроволочном приближении.

2. Разработана методика синтеза перестраиваемых согласующих устройств на основе предложенной автором процедуры формализации множеств согласуемых нагрузок.

3. Разработана аддитивная модель перестраиваемых устройств антен-но-фидерных трактов на сосредоточенных элементах, учитывающая взаимное влияние элементов и обеспечивающая за счет этого адекватность функциональных зависимостей фактических импедансов элементов схемы от команд управления.

4. На основе предложенной аддитивной модели разработан алгоритм автоматической настройки согласующих устройств, использующий измеряемые значения коэффициента бегущей волны на входе устройства.

Личный вклад

Основные результаты диссертационной работы, обладающие научной новизной, получены автором лично.

Практическая ценность результатов работы

1. Разработанные в диссертации электродинамические модели и методики электродинамического анализа расширяют класс задач теории приземных проволочных антенн, решаемых методами интегральных уравнений.

2. Разработанная в диссертации методика проектирования обеспечивает создание полностью автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона с улучшенными характеристиками (электрическими и массогабаритными) при значительно меньших издержках на трудоемкие экспериментальные исследования, настройку и доводку изделий.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены при активном непосредственном участии автора в рамках выполнения работ в интересах государственных заказчиков. Использование результатов диссертационной работы позволило обеспечить высокие качественные показатели изделий, за-

метное расширение реализуемого диапазона согласования и фазирования, повышение качества и быстродействия автоматизированной настройки, а также улучшение массогабаритных характеристик отдельных составных частей изделий. Кроме того, на основе использования результатов диссертационной работы удалось существенно снизить продолжительность и трудоемкость ряда проектно-изыскательских и пусконаладочных работ и обеспечить выполнение ряда специальных мероприятий технического характера. Реализация результатов работы и достигнутый эффект подтверждены соответствующими актами.

Апробация результатов работы

Основные результаты rio теме диссертационного исследования докладывались на VH Международной научно-технической конференции «Перспективные технологии в средствах передачи» (Владимир, 2007), V, VI и VII Международных научно-технических конференциях «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» (Самара, 2006; Казань, 2007; Самара, 2008), VII н IX Международных научно-технических конференциях «Проблемы техники н технологии телекоммуникаций» (Самара, 2006; Казань, 2008), ХШ и XIV Международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2007, 2008), XIII, XIV, XV и XVI Российских научно-технических конференциях ПГУ'ГИ (Самара, 2006 - 2009), V Всероссийской научной конференции «Проблемы развития системы специальной связи и специального информационного обеспечения государственного управления России» (Орел, 2007).

Публикации

Mo тематике диссертационных исследований автором (лично и в соавторстве) опубликовано 25 печатных трудов. Основные научные и прикладные результаты диссертационной работы опубликованы в 13 статьях в периодических научных изданиях, в том числе 3 статьи - в журналах, включенных в определенный ВАК «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук», и в 12 публикациях в форме текстов и тезисов докладов на международных и российских конференциях.

Объем п структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть работы содержит 158 страниц машинописного текста, 73 рисунка и 3 таблицы. Список литературы содержит 264 наименования.

Положения, выносимые на защиту

1. Электродинамическая модель и методика электродинамического анализа приземных проволочных антенн с учетом геометрической и электрофизической неоднородности местного грунта.

2. Методика синтеза перестраиваемых согласующих устройств.

3. Аддитивная модель перестраиваемых устройств антенно-фидерных трактов на сосредоточенных элементах.

4. Алгоритм автоматической настройки согласующих устройств.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, дан обзор состояния вопроса, сформулированы цель и программа исследований, описаны состав и структура работы, показаны ее научная новизна и практическая ценность, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Раздел 1 посвящен разработке электродинамических моделей и методик анализа излучающих структур приземных антенн ДКМВ диапазона.

Проведен краткий анализ основных проблем, возникающих при решении электродинамических задач для приземных антенн. Обосновано использование интегральных уравнений для учета влияния земли. С учетом специфических особенностей различных типов антенн дана классификация задач электродинамического анализа.

Разработаны электродинамическая модель и методика решения задачи анализа приземной антенны с учетом влияния земли методом интегрального уравнения с поверхностным интегралом. Обосновано применение данной методики для антенн, обладающих полной круговой симметрией и размещаемых вблизи плоской однородной земной поверхности.

Разработаны электродинамическая модель и методика решения задачи анализа приземной антенны с учетом влияния земли методом интегрального уравнения в тонкопроволочном приближении. На рис. 1 показано построение электродинамической модели. Обоснован подход к определению эквивалентного радиуса проводника в сетке, имитирующей поверхность земли, проведены соответствующие исследования. Получено интегральное уравнение, имеющее смысл импедансного граничного условия, для приземной антенны с аппроксимацией поверхности земли системой электрически тонких проволок с потерями:

е°{1)=Ш)1{1)+ о)

1 ( _ , -,г Г -(ряСЛ'П

где КМ(1,Г)= — /шц0/0(/)/„(/')—т—г- + ——-— —т^ ■

Обосновано применение данной методики в тех случаях, когда антенна не обладает полной круговой симметрией, и когда земная поверхность не является однородной по геометрическим и электрофизическим свойствам.

Выполнено тестирование разработанных методик электродинамического анализа, результаты которого подтверждают адекватность предложенных моделей и, соответственно, работоспособность и эффективность разработанных методик. В качестве примера на рис. 2 показаны частотные

зависимости активной составляющей входного импеданса Л-образного симметричного вибратора с длиной плеча 11 м, высотой подвеса в точках питания 8 м, на концах плеч -4 м, полученные по методу Зоммерфельда и с помощью разработанной методики. Из представленных данных видно, что результаты, полученные разными методами, достаточно близки.

Раздел 2 посвящен разработке методик синтеза устройств фидерного тракта.

Дана общая формулировка задачи, и проведена классификация устройств фидерного тракта.

Проведены исследования по проблеме согласования приземных антенн в условиях нестабильности электрофизических свойств местного грунта. Представлены результаты соответствующих расчетов. В качестве наиболее эффективных мер решения проблемы обосновано широкое внедрение автоматизированной подстройки устройств согласования, а также использование регулировки длины вибратора с использованием имеющихся приводных механизмов и систем управления.

Разработаны процедура формализации множеств согласуемых нагрузок и основанная на ней методика синтеза перестраиваемых согласующих устройств. Процедура формализации обеспечивает построение на диаграмме Вольперта-Смита области согласуемых нагрузок с проверкой «покрытия» данной областью круга, соответствующего минимальному КБВ нагрузки (условие возможности согласования любой нагрузки с заданным КБВ). Методика синтеза обеспечивает определение на этой основе пределов регулировки элементов плавно перестраиваемых устройств, числа разрядов и номиналов младших разрядов коммутируемых устройств. В обоих случаях предусматривается определение реактивных мощностей, на которые должны быть рассчитаны элементы.

Выполнено исследование согласующих и фильтрующих свойств устройств согласования, выполненных на основе различных схем.

Получены оценки областей применения устройств на основе Г-контуров и П-контуров. На рис. 3, а), б) в качестве примера приведены области согласуемых нагрузок на диаграмме Вольперта-Смита для Г-образной

Рис. 1

Я, Ом

— Раз{ Мет >або од 3 т. м 01М :тод ерф нка ель -У

2 3 4 5 /МГц Рис.2

и П-образной согласующих цепей на частоте 3 МГц для варианта исполнения с девятью разрядами. Темная область для Г-образной цепи соответствует включению УС свободным полюсом индуктивности к генератору, а более светлая - к нагрузке. По результатам исследований можно сделать следующие выводы: использование у(_ на основе I -ооразнои цепи для работы в большом диапазоне на малогабаритные антенны, имеющие плохое естественное согласование, является весьма проблематичным; более предпочтительно использовать для этих целей УС на основе П-контуров.

При исследовании фильтрующих свойств УС на основе различных схем показано, что вследствие квазисосредоточенного характера индуктивных элементов фильтрующие свойства УС ухудшаются относительно идеализированных схем на сосредоточенных элементах. Установлено, что фильтрация высокочастотных побочных излучений наиболее эффективна при настройке устройства на нагрузку с более низким КБВ.

Разработана методика синтеза перестраиваемых и неперестраиваемых

широкополосных фазирующих устройств. Для неперестраиваемых устройств предложена схема на основе двух фазосдвигающих контуров, каждый из которых выполнен по мостовой схеме, в сочетании с отрезком согласованной линии (в том числе, искусственной). Разработан алгоритм синтеза устройств такого типа, блок-схема которого показана на рис. 4. Особенностью данного алгоритма является наличие в нем блока аналитического синтеза, что позволило уменьшить число варьируемых параметров и за счет этого существенно повысить эффективность оптимизационной процедуры.

Для перестраиваемых устройств предложены схемы в виде П-контуров и Т-контуров.

Раздел 3 посвящен разработке общей методики проектирования автоматизированных АФУ ДКМВ диапазона, а также алгоритмов автоматической настройки УС и УФ.

Проведена классификация автоматизированных АФУ ДКМВ диапазо-

а) б)

Рис. 3

Рис. 4

на. Дан ряд рекомендаций по выбору вариантов структуры, типов устройства и его составных частей.

Выполнена разработка общей методики проектирования автоматизированных АФУ, включающей в себя методики электродинамического ана-

лиза излучающих структур ройств фидерного тракта. Построен соответствующий алгоритм проектирования, блок-схема которого показана на рис. 5.

Предложена новая аддитивная модель согласующего или фазирующего устройства, учитывающая взаимное влияние элементов из-за их квазисосредоточенного характера и за счет этого адекватность функциональных зависимостей фактических импе-дансов элементов схемы от команд управления. Модель основана на предположении, что взаимное влияние элементов имеет аддитивный характер. Это означает, что изменение значения одного из элементов схемы при любых фиксированных значениях остальных двух приводит к аддитивным добавкам к

приземных антенн и методики синтеза уст-

( Начало ) -?-

Обследование существующих антенн (при модернизации)

Определение структуры АФУ

Л

Определение типов составных частей АФУ

Электродинамический анализ излучающей структуры в заданном диапазоне

£ -5 3 о

Выпуск документации

(Формальное'

^завершение

V

Экспериментальные исследования УС и УФ

Корректировка ПО

(Фактическое^ завершение)

Синтез и проектирование УС

Синтез и проектирование УФ

Проектирование остальных устройств фидерного тракта

Разработка алгоритмов автоматической настройки и программного обеспечения (ПО)

Рис. 5

номиналам всех элементов эквивалентной схемы. Получена соответствующая система уравнений, позволяющая по заданным номиналам элементов схемы определять положения приводных валов. Для УС в виде П-контура такую систему можно записать следующим образом:

гг(х1<хг,х3)= + 2(')(х|)+ 2р(х2)+

(2)

Здесь первые слагаемые - остаточные значения адмитансов и импедансов эленментов, которые определяются при минимуме всех элементов. Другие слагаемые определяются также экспериментально при фиксированном по-

ложении соответствующих ручек. В рамках реализации алгоритмов автоматической настройки данная система решалась численным методом.

Разработаны алгоритмы автоматической настройки согласующих и фазирующих устройств, основанные на использовании аддитивной модели. Алгоритмы настройки согласующих устройств - двухэтапные, включающие этап основной настройки и этап «тонкой» подстройки (покоординатный спуск). Применительно к первым этапам разработан алгоритм настройки по показаниям выходного фазочувствительного датчика КБВ (для П-контуров здесь реализована процедура минимизации реактивных мощностей в элементах) и оригинальный алгоритм настройки по показаниям только входного амплитудного датчика КБВ.

В рамках алгоритма настройки по входному датчику реализован косвенный способ извлечения информации о согласуемой нагрузке с помощью элементов самого устройства. Реактивность нагрузки определяется в ходе ее настройки в резонанс выходным элементом как взятая с обратным знаком величина АХ введенного реактивного импеданса (для определенности полагаем, что УС имеет «^-окончание» к нагрузке; в случае «К-окончания» аналогичным образом определяется реактивный адмитанс нагрузки). Активная составляющая импеданса нагрузки определяется следующим образом:

К{, если |Д¥|~т/ро -(ро -~^о))21

Я = ] ---(3)

К~\ если |ДХНрНро-(Ко'-К.~1))2>

где р0 = (1 - К1У2Кй; К0, К\ - КБВ, исходный и после настройки в резонанс, соответственно. После определения параметров нагрузки аналитически решается задача согласования (с минимизацией реактивных мощностей), и на основе аддитивной модели формируются команды управления.

Выполнена разработка расчетно-экспериментальной методики определения входных импедансов антенн путем их измерений через недоступные фидеры неопределенной длины (или длин фидеров) с последующим спектральным анализом. Как показали исследования, при наличии данных о входных характеристиках в широкой полосе (порядка сотен мегагерц) для ДКМВ антенн, используя предложенный подход, можно достоверно определить длину фидера и, соответственно, входной импеданс антенны.

Предложен способ автоматизации процессов измерения регулировочных характеристик УС и УФ в рамках пуско-наладочных работ. Обобщенное тело цикла алгоритма автоматизированных измерений выглядит следующим образом: измерение необходимых параметров антенн в нужной полосе частот; запись результатов измерений на компьютер; изменение состояния устройства с целью последующих измерений.

В разделе 4 изложены результаты экспериментальных исследований и практической реализации методики проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона.

Выполнены экспериментальные исследования и практическая реализация турникетного приземного излучателя и широкополосного неперестраиваемого фазовращателя из состава антенно-фидерного устройства зенитного излучения. На рис. 6 в качестве примера приведены частотные зависимости активной и реактивной составляющих входного импеданса излучателя, полученные расчетным и экспериментальным путем. Широкополосный фазовращатель выполнен на основе двух фазосдвигающих контуров, каждый из которых представляет собой мостовую схему на сосредоточенных элементах и имеет частотно-зависимую фазу коэффициента передачи, но их разность примерно постоянна в диапазоне частот.

Выполнены экспериментальные исследования и практическая реализация автоматизированных УС и УФ из состава автоматизированного комплекса технических средств аварийной адаптивной ДКМВ радиосвязи. Эти устройства реализованы на основе симметричного П-контура с плавно перестраиваемыми индуктивными элементами в продольных плечах и плавно перестраиваемыми емкостными элементами - в поперечных плечах. В качестве индуктивных элементов использовались бесконтактные вариометры, в качестве емкостных элементов - вакуумные конденсаторы. Внешний вид устройств показан на рис. 7.

Выполнены экспериментальные исследования и практическая реализация коммутируемого антенного УС из состава комплекса технических средств автоматизированной адаптивной радиосвязи в диапазоне ДКМВ. УС представляет собой дискретно перестраиваемый П-контур, образованный последовательным блоком индуктивностей и параллельными идентичными симметрично расположенными блоками емкостей. Внешний вид блоков показан на рис. 8. Настраивается устройство с помощью управляющей ЭВМ на основе разработанных автором алгоритмов автоматической на-

500 400

300 200 100 0 -100 -200

3 4 5 6 7 /МГц Рис. 6

стройки. В качестве примера на рис. 9 показана область принципиально согласуемых нагрузок УС на частоте 1,5 МГц.

Результаты всех экспериментальных исследований и практической реализации разработанных автоматизированных антенно-фидерных устройств убедительно подтвердили основные положения и выводы диссертационной работы, адекватность расчетных моделей, работоспособность и эффективность разработанных методик, алгорит-Рис. 8 „

мов и технических решении.

В заключении сформулированы основные научные и практические результаты диссертационной работы.

Разработаны электродинамические модели и методики анализа излучающих структур приземных антенн ДКМВ диапазона.

Разработаны методики синтеза устройств фидерного тракта.

Разработаны общая методика проек-' «V*' ^р* тирования автоматизированных АФУ

ДКМВ диапазона, а также алгоритмы ав-Рис. 9 тематической настройки согласующих и

фазирующих устройств. Выполнены экспериментальные исследования и практическая реализация нескольких автоматизированных АФУ ДКМВ диапазона.

В Приложении приведены акты внедрения результатов диссертации.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Трофимов, А.П. Расчет тока, наведенного в земле элементарным вибратором. методом интегрального уравнения / А.П. Трофимов // Вестник СОНИИР. 2005. - № 3 (9). ~ С. 74 - 77.

2. Трофимов, А.Г1. Расчет поля элементарного горизонтального вибратора над поверхностью земли с использованием метода интегральных уравнений / A.M. Трофимов // Вестник СОНИИР. - 2005. - № 4(10). - С. 91 - 95.

3. Трофимов, А.П. Расчет диаграмм направленности быстроразворачнвасмы.ч антенн СЧ и ВЧ диапазонов методом интегрального уравнения / А.Г1. Трофимов // Вестник СОНИИР. - 2006. - № 1 (11). - С. 87 90.

4. Васин, A.B. Об использовании проволочных моделей границы раздела при расчетах приземных антенн СЧ и ВЧ диапазонов / A.B. Васин, А.И. Трофимов // Х111 юбилейная Российская научная конференция профессорско-преподавательского со-

става, научных сотрудников и аспирантов (ПГАТИ, 31.01.06 - 04.02.06): Материалы конференции. - Самара, 2006. - С. 118.

5. Васин, A.B. Электродинамический анализ приземного вибратора с использованием сетчатого моделирования поверхности земли / A.B. Васин, Ю.И. Кольчугин,

A.П. Трофимов // Вестник СОНИИР. - 2006. - № 2 (12). - С. 23 - 26.

6. Трофимов, А.П. Быстроразворачиваемая приземная антенная решетка, работающая земной волной / А.П. Трофимов // Физика и технические приложения волновых процессов: Тезисы докладов V Международной научно-технической конференции: Приложение к журналу «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» / Под ред. В.А. Неганова и Г.П. Ярового. - Самара, 2006. - С. 174.

7. Трофимов, А.П. О проблеме обеспечения необходимого уровня согласования приземных антенн в условиях нестабильности макроскопических параметров земли / А.П. Трофимов // VII Международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» (20 - 23 ноября 2006 г.): Материалы конференции. - РТТТ'2006. - Самара, 2006. - С. 306 - 307.

8. Трофимов, А.П. Особенности оптимизации приземных кольцевых антенных решеток, работающих земной волной / А.П. Трофимов // Антенны. - 2006. - № 10 (113). - С. 21 -25.

9. Бузов, А.Л. Разработка и реализация защищенных антенно-фидерных устройств постоянной готовности диапазона ВЧ / A.JT. Бузов, М.А. Бузова, A.B. Васин, О.Б. Гончарук, Ю.И. Кольчугин, А.П. Трофимов, В.В. Юдин // Вестник СОНИИР. -2006.-№4(14).-С. 50-55.

10. Васин, A.B. Проблема обеспечения стабильности электрических характеристик низко расположенных приземных ДКМВ антенн в условиях изменяющихся электрофизических свойств грунта / A.B. Васин, А.П. Трофимов, В.В. Юдин // Проблемы совершенствования и развития специальной связи и информации, предоставляемых государственным органам: Материалы 5-й Всероссийской научной конференции (Орел, 8, 9 февраля 2007 г.). - Часть 6 / Под общей редакцией профессора

B.М. Щекотихина. - Орел: Академия ФСО России, 2007. - С. 44 - 46.

11. Казанский, Л.С. Особенности использования различных электродинамических методов при решении задач синтеза приземных антенн зенитного излучения / JI.C. Казанский, В.П. Кубанов, А.П. Трофимов // XIII Международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, апрель 2007 г.). - Воронеж, 2007. - С. 464 - 469.

12. Трофимов, А.П. Аспекты проектирования малогабаритных ДКМВ антенн, рассчитанных на работу на коротких и протяженных трассах / А.П. Трофимов // Вестник СОНИИР. - 2007. - № 2 (16). - С. 84 - 88.

13. Казанский, Л.С. Исследование характеристик приземного вертикального вибратора и влияния на них параметров земли в зависимости от размеров и конструктивного исполнения противовеса/ Л.С. Казанский, В.П. Кубанов, А.П. Трофимов // XIV Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (ПГАТИ, 29.01.07 - 02.02.07): Материалы конференции. - Самара, 2007.-С. 131.

14. Трофимов, А.П. Проблема учета влияния рельефа местности на электрические характеристики приземных антенн / А.П. Трофимов // Физика и технические приложения волновых процессов: Тезисы докладов VI Международной научно-технической конференции: Приложение к журналу «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» / Под ред. В.А. Неганова и Г.П. Ярового. - Казань,

2007.-С. 198- 199.

15. Трофимов, А.П. Алгоритмизация процессов автоматической настройки приземных антенн ДКМВ диапазона / А.П. Трофимов // Вестник СОНИИР. - 2007. -№3(17).-С. 87-93.

16. Трофимов, А.П. Алгоритм автоматической настройки приземных антенн ДКМВ диапазона на основе оперативной расчетно-экспериментапьной оценки импеданса нагрузки / А.П. Трофимов // Материалы VII международной научно-технической конференции Перспективные технологии в средствах передачи -ПТСПИ'2007. - Владимир: РОСТ, 2007. - Владимир: РОСТ, 2007. - С. 213 - 214.

17. Бузова, М.А. Границы применимости формул Френеля в задачах антенной электродинамики / М.А. Бузова, А,П. Трофимов // Антенны. - 2007. -№ 10 (125). - С. 9 -12.

18. Казанский, Л.С. Подстройка высокодобротных малогабаритных ДКМВ антенн в симметричных фидерах / Л.С. Казанский, М.А. Минкин, А.П. Трофимов // Вестник СОНИИР. - 2007. - № 4 ( 18). - С. 64 - 66.

19. Минкин, М.А. Реализация коммутируемых согласующих устройств ДКМВ диапазона на основе полузвеньев и звеньев лестничных фильтров / М.А. Минкин, А.П. Трофимов // Вестник СОНИИР. - 2007. - № 4 (18). - С. 84 - 88.

20. Трофимов, А.П. Исследования фильтрующих свойств согласующих устройств ДКМВ диапазона, выполненных по типу фильтров нижних частот I А.П. Трофимов // XV Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (Г1ГАТИ, 28.01.08 - 01.02.08): Материалы конференции. - Самара, 2008. - С. 158 - 159.

21. Трофимов, А.П. Малогабаритная вибраторная антенна ДКМВ с переключаемым видом поляризации / А.П. Трофимов Ч XIV международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 15 - 17 апреля 2008 г.). - Воронеж, 2008. - С. 506 - 510.

22. Казанский, Л.С. Определение длин недоступных антенных фидеров на основе спектрального анализа входных характеристик / Л.С. Казанский, А.П. Трофимов // Радиотехника (Журнал в журнале). - 2008. - № 3. - С. 80 - 84.

23. Трофимов, А.П. Синтез широкополосных неперестраиваемых фазовращателей / А.П. Трофимов // Физика и технические приложения волновых процессов: Тезисы докладов VII Международной научно-технической конференции: Приложение к журналу «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» / Под ред. В.А. Неганова и Г.П. Ярового. - Самара, 2008. - С. 134 - 135.

24. Трофимов, А.П. Построение алгоритмов автоматической настройки антенньк согласующих устройств ДКМВ диапазона с учетом взаимного влияния элементов их эквивалентных схем / А.П. Трофимов // Вестник СОНИИР. - 2008. - № 3 (21 ). - С. 90 - 93.

25. Трофимов, А.П. Автоматизация процессов калибровки мощных автоматизированных согласующих и фазирующих устройств фидерного тракта ДКМВ диапазона / А.П. Трофимов // Девятая международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» ПТиТТ. Казань, 25-27 ноября 2008 г.: Тезисы докладов. - Казань: КГТУ, 2008. - С. 325 - 326.

Подписано в печать 16.03.2009 г.

Формат 60x84/16. Печать оперативная. Бумага офсетная.

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №137.

Типография ООО "ИНСОМА-ПРЕСС", 443011, г. Самара, ул. Советской Армии, 217.

ВВЕДЕНИЕ.

1 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И МЕТОДИК АНАЛИЗА ИЗЛУЧАЮЩИХ СТРУКТУР ПРИЗЕМНЫХ АНТЕНН.

1.1 Постановка и классификация задач анализа излучающих структур приземных антенн ДКМВ диапазона.

1.2 Разработка электродинамической модели и методики решения задачи анализа приземной антенны с учетом влияния земли методом интегрального уравнения с поверхностным интегралом.

1.3 Разработка электродинамической модели и методики решения задачи анализа приземной антенны с учетом влияния земли методом интегрального уравнения в тонкопроволочном приближении. Обоснование эквивалентного радиуса проводника в сетке, имитирующей поверхность земли.

1.4 Тестирование разработанных методик, сопоставление с известными методами.

1.5 Выводы по разделу.

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИК СИНТЕЗА УСТРОЙСТВ ФИДЕРНОГО ТРАКТА.

2.1 Общая постановка задачи. Классификация устройств фидерного тракта.

2.2 Проблема согласования приземных антенн в условиях нестабильности электрофизических свойств местного грунта.

2.3 Разработка процедуры формализации множеств согласуемых нагрузок и методики синтеза перестраиваемых согласующих устройств.

2.4 Исследование согласующих и фильтрующих свойств согласующих устройств на основе различных схем.

2.5 Разработка методики синтеза перестраиваемых и неперестраи-ваемых широкополосных фазирующих устройств.

2.6 Выводы по разделу.

3 РАЗРАБОТКА ОБЩЕЙ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ АНТЕННО-ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВ ДКМВ ДИАПАЗОНА. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ СОГЛАСУЮЩИХ И ФАЗИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ.

3.1 Классификация автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона.

3.2 Разработка общей методики проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств.

3.3 Разработка аддитивной модели согласующего или фазирующего устройства, учитывающей взаимное влияние элементов и обеспечивающей функциональную зависимость фактических импедансов элементов схемы от команд управления.

3.4 Разработка алгоритмов автоматической настройки согласующих и фазирующих устройств.

3.5 Разработка расчетно-экспериментальной методики определения входных импедансов антенн путем их измерений через недоступные фидеры неопределенной длины с последующим спектральным анализом

3.6 Автоматизация процессов измерения регулировочных характеристик согласующих и фазирующих устройств в рамках пуско-наладочных работ.

3.7 Выводы по разделу.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ АНТЕННО

ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВ ДКМВ ДИАПАЗОНА.

4.1 Экспериментальные исследования и практическая реализация турникетного приземного излучателя и широкополосного неперестраи-ваемого фазовращателя из состава антенно-фидерного устройства зенитного излучения.

4.2 Экспериментальные исследования и практическая реализация автоматизированных согласующего и фазирующего устройств из состава автоматизированного комплекса технических средств аварийной адаптивной ДКМВ радиосвязи.

4.3 Экспериментальные исследования и практическая реализация коммутируемого антенного согласующего устройства из состава комплекса технических средств автоматизированной адаптивной радиосвязи в диапазоне ДКМВ.

4.4 Выводы по разделу.

Декаметровая (ДКМВ) радиосвязь, вопреки недавним сомнениям, сохранила свое значение, интенсивно модернизируется и органически входит в современную систему телекоммуникаций как важное средство сухопутной, морской и воздушной радиосвязи и в частности - важнейшее резервное (аварийное) средство специальной связи [60, 137]. Основными целями проводимой в настоящее время модернизации систем ДКМВ радиосвязи [31, 39, 137] являются существенное повышение качества связи, гибкости, оперативности, помехоустойчивости и надежности сетей ДКМВ за счет применения автоматизированной адаптации оборудования и комплексной автоматизации управления радиосредствами. Успешное решение этих задач, наряду с модернизацией приемопередающего, каналообразующего и оконечного оборудования, предполагает модернизацию и автоматизацию антенно-фидерных устройств (АФУ), создание нового поколения эффективных передающих и приемных антенн, а также быстродействующих автоматизированных устройств согласования, фазирования и коммутации в антенных трактах [28, 31, 35, 137].

При создании нового поколения антенн ДКМВ в современных условиях особое внимание уделяется обеспечению их относительной малогабаритности при обеспечении возможности размещения в не подготовленных специально местах, включая площадки с ярко выраженной неоднородностью подстилающей поверхности под антенной по геометрическим и (или) электрофизическим свойствам [28]. С одной стороны, это диктуется актуальными техническими потребностями и связанным с ними ужесточением тактико-технических и технико-экономических требований,- требований к условиям размещения и т.д. С другой стороны, эффективное использование современных технологий оперативного автоматизированного согласования открывает дополнительные возможности уменьшения электрических размеров антенны, т.к., в принципе, могут быть предъявлены менее жесткие требования к ее естественному согласованию и к стабильности настройки (нестабильность вызвана суточными и сезонными изменениями состояния местного грунта, элементов фидерного тракта и т.д.). Однако такой подход связан с существенным ужесточением требований к согласующим устройствам и алгоритмам их работы. В свою очередь эффективная реализация автоматической настройки согласующих устройств, как показывает практика, требует более точной информации о входном импедансе антенны. Это же требуется и для решения смежных вопросов, относящихся к электромагнитной совместимости и электромагнитной безопасности [139, 167].

В этих условиях настоятельно необходимым является создание методики электродинамического анализа приземных антенн с учетом неоднородности земной поверхности под антенной и методики синтеза согласующих устройств, отвечающей современным требованиям, обусловленным низким уровнем естественного согласования антенн и нестабильностью настроек.

Организация автоматической работы согласующих и фазирующих устройств требует, как показывает практика, построения адекватных моделей устройств с целью обеспечения их управляемости. Дело в том, что элементы мощных устройств фактически не являются сосредоточенными, так как в ДКМВ диапазоне проявляется распределенный характер их параметров. Это приводит к заметному отличию индивидуальных регулировочных характеристик элементов от их аналогов в фактической эквивалентной схеме устройства (которая получается путем измерений устройства как четырехполюсника). Ранее, при ручной настройке или настройке на заранее подготовленные частоты при достаточно высоком уровне естественного согласования антенн это обстоятельство не было существенным. Автоматизация же предполагает формирование точных команд управления элементами, особенно в условиях, когда настройки получаются узкополосными.

Наконец, имеется практическая потребность в создании самих алгоритмов автоматической настройки по фазочувствительным и амплитудным датчикам коэффициента бегущей волны (КБВ), отвечающих современным требованиям, что в условиях низкого естественного согласования нагрузки прежде всего связано с обеспечением возможности выбора оптимальных (близких к оптимальным) настроек по критерию минимизации реактивной мощности.

Отметим, что вновь создаваемые методики должны отвечать комплексному подходу, предполагающему проектирование системы «антенна — фидерный тракт» в совокупности с алгоритмами автоматической настройки и решение всего комплекса задач обеспечения заданных характеристик с учетом реальных условий размещения антенны.

Таким образом, в настоящее время существует актуальная научно-техническая проблема создания методик анализа, синтеза и проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона, обеспечивающих учет неоднородности земной поверхности под антенной, синтез согласующих и фазирующих устройств и быстродействующих алгоритмов их автоматической настройки на основе адекватных моделей и методик.

Состояние вопроса в рассматриваемой области характеризуется следующими основными достижениями.

Расчетами характеристик приземных антенн диапазона ДКМВ, а также вопросами распространение радиоволн этого диапазона радиоинженеры занимаются уже не один десяток лет. Эти вопросы рассматривались в трудах А. Зоммерфельда (A. Sommerfeld), В.А. Фока, М.А. Леонтовича, E.JI. Фейнберга, Б.А. Введенского, Г.А. Лаврова, А.С. Князева, Г.З. Айзенберга, В.П. Кубанова, Л.С. Казанского, Р. Кинга (R.W.P. King) и многих других отечественных и зарубежных ученых [23, 54, 94, 101, 107, 117, 124, 126, 133, 142, 177, 180, 222]. Обобщенно рассматриваемый круг задач можно разделить на два, безусловно связанных между собой, вопроса. Первый заключается в электродинамическом моделировании самих антенн, второй - в анализе влияния земли.

Что касается первого вопроса, то тут были разработаны различные методы. Обобщенно здесь можно выделить два класса — методы на основе решения краевых задач для дифференциальных уравнений и методы на основе решения интегральных уравнений (ИУ). Дифференциальные уравнения с использованием конечно-разностного метода их решения применяются для моделирования поверхности земли и пространства вблизи системы «антенна - граница раздела» [207, 210]. Однако при таком подходе возникает проблема пространственного ограничения размеров сетки, и требуются большие вычислительные ресурсы. Поэтому такие методы более эффективны для внутренних задач. Для электродинамического моделирования антенн (внешние задачи) предпочтительнее использование методов на основе ИУ. В рамках данного направления также существует большое разнообразие различных методов и подходов. Прежде всего, следует выделить группу методов, основанных на строгой исходной постановке задачи относительно реальных поверхностных источников. Такие методы развиты в трудах С.И. Эминова, В.А. Яцкевича и других ученых [141, 162, 200, 201, 204]. К этому направлению следует отнести и развитый в трудах JI.C. Казанского и М.А. Минкина метод обобщенной эквивалентной цепи [45, 78, 96]. Данные методы, хотя и позволяют строить устойчивые вычислительные алгоритмы, относительно ресурсоемки. Областью их целесообразного применения является анализ одиночных излучателей и слабоизлучающих структур (например, катушек индуктивности, шлейфов и т.д.).

Альтернативой вышеописанным методам являются методы, основанные на постановке задачи относительно эквивалентных, т.е. смещенных в пространстве от реальных поверхностей антенн, поверхностных или осевых источников. При этом задача сводится к уравнениям Фредгольма первого или второго рода и к их комбинациям, а также к их обобщениям на двумерный или трехмерный случаи. Эти методы развивались в работах Е. Галлена (Е. Hallen), Р.Ф. Хар-рингтона (R.F. Harrington), Г.З. Айзенберга, Е.Н. Васильева, Ю.В. Пименова, В.В. Юдина и многих других отечественных и зарубежных ученых [20, 21, 22, 40, 41, 47, 50, 74, 107, 131, 132, 164, 168, 169, 199, 217, 219]. Данные методы наиболее широко распространены в задачах анализа антенн и реализованы во многих программных пакетах [63, 74, 210]. Основные их достоинства - простота алгоритмизации, сравнительно небольшая потребность в вычислительных ресурсах, универсальность в смысле пространственных форм, многолетний активный опыт их использования. Следует также отметить, что уравнения Фред-гольма второго рода приводят к задачам, корректными по Адамару [47].

Далее перейдем к рассмотрению второго вопроса. Одной из основных и наиболее сложных задач анализа приземных антенн ДКМВ диапазона является задача моделирования границы раздела «земля — воздух». Это становится особенно важным в случае, когда необходимо определить влияние земли не только на характеристики направленности антенны, но и на ее входной импеданс и распределение тока. Рассмотрению этих вопросов также посвящено огромное количество работ [14, 15, 27, 98, 102, 104,107, 113, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 124, 159, 163, 165, 166, 172, 176, 184, 198, 212, 215, 218, 229, 237].

Наиболее простым и приближенным является методзеркальных изображений в предположении идеально проводящей земли [52, 177, 206]. На практике распространен методом на основе функции ослабления [130, 177, 182], являющийся уточненным методом зеркальных изображений - электрическое поле представляется суммой трех слагаемых: стороннее поле (поле антенны), поле зеркального изображения и слагаемое, содержащее функцию ослабления (учитывает влияние неидеальной земли). Вполне очевидно, что считать землю идеальным проводником — весьма грубое приближение. Что же касается функции ослабления, то методы на ее основе не позволяют учитывать неоднородность поверхности земли.

Известны методы, основанные на описании поверхности земли с помощью импедансного граничного условия (условия Леонтовича-Щукина) [133]; при этом земля рассматривается как металлоподобная среда. Задача, как правило, ставится в форме ИУ второго рода относительно тока, наведенного в земле [64, 65, 69]. Исследование импедансных свойств требует привлечения ИУ и для тока антенны, причем оба уравнения необходимо решать совместно. Понятно, что такой подход является ресурсоемким, однако он позволяет учесть неоднородность земли по геометрическим и электрофизическим свойствам.

Для применения условий Леонтовича-Щукина необходимо знать значение импеданса земли или, что одно и то же, ее электрофизические параметры. Для этого проводились и до сих пор проводятся многочисленные измерения, результаты которых легко найти в соответствующей литературе [99, 107, 124].

Следует отметить, что существует точное решение задачи о возбуждении поверхности земли элементарным вибратором. Впервые задачи такого типа изучались А. Зоммерфельдом (A. Sommerfeld) для случая вертикального вибратора, позже полученное решение было уточнено В.А. Фоком [133, 177, 180]. Для горизонтального вибратора аналогичная задача была решена Р. Кингом (R.W.P. King) и Г. Смитом (G.S. Smith) [101, 177]. Хотя полученные точные решения не имеют ограничений на параметры сред и позволяют рассчитывать поле в обеих средах, они являются неудобными с точки зрения построения практических методик на их основе, так как при этом возникают сложности в вычислении комплексных интегралов от функций с особенностями.

Методы, учитывающие влияние земли без использования интегральных уравнений, весьма распространены в задачах исследования характеристик направленности приземных антенн, в том числе с учетом неровностей рельефа местности. Здесь следует, в частности, упомянуть работы В.П. Кубанова [115, 116, 117, 118, 119, 120], в которых развиты методы, так или иначе использующие функцию ослабления и решения задач дифракции на геометрических неод-нородностях. При этом учитываются достаточно протяженные неровности идеализированной формы при однородном грунте по электрофизическим свойствам, т.е. не учитываются факторы, которые являются существенными с точки зрения импедансных свойств антенн и которые могут быть учтены при использовании интегральных уравнений.

Заметим, что рассмотренные выше методы и подходы применяются и во многих других смежных задачах. Так, импедансные граничные условия широко используются для решения задач дифракции на различных хорошо проводящих объектах, объектах с покрытием и т.п. [134, 137, 152, 153, 185, 190, 194, 225]. Вопросы учета рельефа местности также важны и при рассмотрении распространения радиоволн других диапазонов [7, 9, 10, 16, 17, 67, 100, 114]. Например, при моделировании распространения радиоволн в условиях городской застройки используются, в основном, оптические методы, в частности, метод Гюйгенса-Кирхгофа [67]. Также для решения подобных задач может быть использовано преобразование Фурье [98]. Решения аналогичных задач используются при расчетах трасс распространения радиоволн [160, 174, 193, 195, 223, 236, 239].

Следует отметить, что специалисты ФГУП СОНИИР имеют весьма богатый опыт создания приземных антенн диапазона ДКМВ. Для ближних связей при излучении под высокими углами к горизонту была разработана малогабаритная антенна "Зонтик", использующая одну опору высотой 8 - 12 м (в разных исполнениях) [88, 94]. В этой антенне для расширения полосы частот используI ется параллельное соединение многопроводных вибраторов разной длины [5]. Вибраторы взаимно перпендикулярны, что обеспечивает отсутствие связи между ними и позволяет произвести независимую оптимизацию согласующих цепей [86, 87]; в результате получается уровень согласования, достаточный для работы в диапазоне 1,5.30 МГц. Чтобы гарантировать параметры антенны при любых местных грунтах, A.JI. Бузовым предложено в цепь длинного вибратора включить нагрузочную линию. Таким образом, универсальность антенны достигается за счет некоторого снижения КПД на небольших участках низкочастотной части рабочего диапазона. Именно в таком виде, в соответствии с типовым проектом, был построен ряд антенн на нескольких радиоцентрах.

Антенна "Зонтик", хотя и содержит два взаимно-перпендикулярных вибратора, для создания круговой поляризации непригодна, т.к. вибраторы имеют разную длину и, следовательно, разные электрические характеристики. В [32] рассматривается также разработанная в ФГУП СОНИИР антенна, обеспечивающая такую поляризацию. Антенна размещается на одной опоре и содержит два одинаковых взаимно-перпендикулярных вибратора. В такой конструкции уже невозможно корректировать частотную характеристику входного сопротивления в разных ее участках, зато имеется возможность ее улучшения за счет квадратурного сложения, осуществляемого для создания круговой поляризации. В [32] рассматриваются соответствующие технические решения. Исследования их характеристик производилось численными методами; влияние земли учитывалось с помощью интегралов Зоммерфельда [210], синтез согласующей цепи выполнялся путем оптимизации с применением модифицированного алгоритма Левенберга-Марквардта.

Управление поляризационными характеристиками антенн ДКМВ, его возможности, эффективность и соответствующие технические решения рассмотрены в работах [25, 68, 104, 105].

Упомянутые выше антенны могут применяться как в качестве передающих, так и приемных. В [97, 110] рассмотрены приемные антенны с управляемыми поляризационными характеристиками. Эти антенны весьма компактные и широкополосные, поскольку содержат в своем составе малошумящие широкополосные усилители с высоким входным сопротивлением и с постоянным по диапазону выходным сопротивлением, равным волновому сопротивлению антенного фидера. Массогабаритные характеристики активных антенн представляют решающие удобства при их размещении и при создании сложных антенных комплексов ДКМВ с управляемыми поляризационными свойствами.

Проанализировав достоинства и недостатки рассмотренных выше методов, а также существующие технические решения антенных систем автор предложил новый метод, использующий достоинства известных методов и нейтрализующих их недостатки. А именно, для отыскания тока, наведенного в земле, задача ставится в форме ИУ, имеющего смысл граничного условия Леонтовича-Щукина, но при этом сплошная поверхность земли заменяется системой проволок с эквивалентными радиусом, по осям которых течет эквивалентный ток т.е. используется тонкопроволочное приближение). Для отыскание тока на антенне используется хорошо известное и многократно апробированное уравнение Фредгольма первого рода. Таким образом, трехмерная, по сути, задача свелась к одномерной, а криволинейный контур позволил учесть неровности рельефа. Кроме того, данный подход весьма прост в алгоритмизации.

Полученная система ИУ решалась известным способом по проекционной схеме Бубнова-Галеркина. Данному методу, а также выбору систем базисных и координатных функций посвящено огромное количество литературы [6, 15, 24, 51, 55, 56, 77, 109, 112, 129, 140, 173, 191, 208, 214, 216, 219, 220, 221, 231, 234, 238]. В данной работе использовался хорошо зарекомендовавший себя метод коллокации при кусчно-постоянном базисе разложения токовой функции.

Одной из ключевых и наиболее сложных проблем при создании антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона является проблема согласования и фазирования антенн и их систем. При этом допускается весьма невысокий уровень естественного согласования самой антенны. В диапазоне коротких волн согласование особенно важно, поскольку из всего многообразия используемых в этом диапазоне антенн только два их типа обеспечивают необходимый уровень естественного коэффициента бегущей волны (КБВ) - это ромбические [107] и логопериодические [12, 107], однако, эти антенны весьма громоздки.

Вполне очевидно, что необходимо разрабатывать такие устройства согласования (УС) и фазирования (УФ), которые бы полностью соответствовали упомянутым выше современным тенденциям развития ДКМВ радиосвязи и соответствующим предъявляемым к ним требованиям, которые будут рассмотрены ниже. При этом понятно, что для правильного создания таких устройств необходимо, прежде всего, осуществить их математическое моделирование, а для этого нужно создать адекватные физической реальности математические модели устройств. Кроме того, необходимо синтезировать и оптимизировать эквивалентную схему устройств. Для оптимизации могут быть использованы известные методы [19].

Разработке таких устройств посвящено достаточно большое количество публикаций [48, 58, 66, 70, 71, 72, 73, 90, 91, 93, 94, 108, 144, 155, 156, 157, 170, 186, 187, 188, 189]. Например, для синтеза УС предлагается использование генетического алгоритма [57]. В некоторых работах рассматриваются и цифровые автоматические УС, управляемые алгоритмом вычислительного типа [70, 71]. С точки зрения теории цепей процесс согласования можно рассматривать как трансформацию импеданса нагрузки в требуемое волновое сопротивление фидера передатчика [44, 128]. Так, например, рассматриваются УС на распределенных элементах в виде линии задержки, составляющей из звеньев фильтра нижних частот [156].

Обобщенно все устройства антенно-фидерного тракта могут быть разделены на две большие группы - широкополосные неперестраиваемые [4, 33, 34, 49, 79, 80, 83, 136, 150, 156, 161, 175, 192, 197, 209, 211, 232], свойства которых не меняются с частотой, и узкополосные перестраиваемые или переключаемые [13, 72, 76, 82, 85, 89, 90, 92, 93, 103, 106, 121, 123, 148, 179, 196, 213, 224, 226, 228, 230,235]. Вследствие весьма широкого частотного диапазона, обычно требуемого на ДКМВ, широкополосные УС применяются относительно редко, что определяется фундаментальными ограничениями, открытыми P.M. Фано [44, 49, 175, 211]. Они используются преимущественно, если требуется обеспечить согласование только в узких участках диапазона, которых может быть несколько, в соответствии с регламентом для данной службы [4, 33, 34, 79, 80,83 136]. Наиболее распространены в коротковолновом диапазоне перестраиваемые или переключаемые узкополосные устройства, способные обеспечить согласование во всем требуемом диапазоне, простирающемся до декады (3.30 МГц) и даже более (1,5.30 МГц). Что же касается УФ, то к ним предъявляются менее жесткие требования, поэтому их можно делать и неперестраиваемыми, т.е. широкополосными.

Как известно, в большинстве случаев УС и УФ выполняются в виде контуров Т-, П- или Г-типа на сосредоточенных элементах [135]. При этом в качестве переменных емкостных элементов в большинстве случаев используются переменные вакуумные конденсаторы, в качестве переменных индуктивностей - вариометры. До недавнего времени такие устройства рассчитывались как соответствующие схемы с независимыми друг от друга сосредоточенными элементами и моделировались методами теории цепей.

Традиционно настройка антенн с фидером мощного (500 кВт) передатчика осуществлялась с помощью параллельного короткозамкнутого шлейфа по методу В.В. Татаринова [12, 107, 171]. Для осуществления работы в диапазоне частот сам шлейф снабжался скользящими контактами для соединения с фидером, короткозамыкатель тоже снабжался такими контактами. Передвижение шлейфа относительно фидера и короткозамыкателя относительно шлейфа осуществлялось электроприводами. Однако из-за наличия скользящих контактов шлейф работал весьма ненадежно, вследствие чего В.Д. Кузнецовым было предложено применение бесконтактного шлейфа [12, 13, 89, 106, 107, 121, 196], успешно использовавшегося до мощностей 1 и даже 2 МВт.

Для меньших мощностей (250, 100 кВт) используются относительно компактные согласующие устройства, построенные на сосредоточенных элементах [76, 92, 72, 82, 90, 94, 148]. Надежность работы этих устройств достигается применением бесконтактных элементов: переменных вакуумных конденсаторов и бесконтактных вариометров [1, 2, 81, 84, 94, 95, 145, 146, 147, 149].

Заметим, что применение согласующих устройств не только позволяет лучше использовать антенны, сконструированные специально в качестве таковых, но и задействовать с целью излучения радиоволн существующие металлические сооружения, как, например, большую мачту и дымовую трубу судна [226, 227, 228].

В первую очередь речь в данной диссертационной работе пойдет об автоматизированных и адаптивных устройствах. Такие УС и УФ способны отслеживать суточные и сезонные колебания входного импеданса антенны, обусловленные, как было отмечено выше, нестабильностью электрофизических свойств земли [107]. Переход к автоматизированным и адаптивным коротковолновым радиолиниям и сетям радиосвязи [59, 60, 61], в том числе и к адаптивным по частоте [28, 31, 38, 60], вызывает необходимость использования именно таких устройств [72, 123, 213].

Современные принципы создания автоматизированных адаптивных комплексов радиосвязи [28, 31, 38] предполагают использование цифровых технологий. В этой связи оказывается целесообразным построение антенных согласующих устройств на основе переключения дискретных индуктивных и емкостных элементов [213, 230, 93]. Выбор числа и соотношения значений элементов обеспечивает возможность согласования с требуемой точностью на любой частоте диапазона входного сопротивления фидера, лежащего в заданных пределах. Наиболее экономичное соотношение значений ближайших элементов — 1:2, при этом требуется меньше всего элементов. Несмотря на кажущуюся простоту схемного решения, при практической реализации его для широкодиапазонной малогабаритной, а, следовательно, антенны с малым естественным КБВ, даже при небольшой мощности передатчиков (например, до 1 кВт) возникает много важных вопросов как чисто технического, так и теоретического характера. Некоторые из них решены в ходе выполнения настоящей работы.

Вопросам автоматической настройки антенных согласующих устройств также уделяется достаточное внимание [72, 76, 89, 90, 93, 196, 213, 160]. Во многих случаях автоматизация мощных устройств, предназначенных для радиовещания, сводится к выбору одной из предварительных настроек, выполненных на нескольких частотах [13, 89, 92, 196]. Это обусловлено порядком работы коротковолновых радиовещательных станций. Однако, проработаны также и вопросы полностью автоматической настройки на произвольной частоте, как для облегчения осуществления предварительной настройки, так и непосредственной работы на неподготовленной частоте [72, 76, 90, 160]. В [76] рассмотрена настройка согласующих устройств с помощью микро ЭВМ, что, в общем, соответствует современной тенденции автоматизации управления радиокомплексами [28, 31, 60, 90]. Использовался покоординатный метод. Оптимальный режим работы гарантировался началом настройки с минимальных значений переменных элементов, в результате чего получалась настройка при минимальных значениях элементов и значений напряжений и токов в них. Рассматривалась настройка П-звена с тремя переменными элементами (две емкости и индуктивность) и цепи с тремя переменными емкостями и постоянными в пределах поддиапазонов индуктивностями. В [72] также рассматривается автоматическая настройка согласующего устройства на основе использования ЭВМ в связи с общей системой управления радиокомплексами (АСУ ТП "Радио"). Согласующее устройство на мощность 250 - 300 кВт в виде П-звена настраивалось по методу Гаусса-Зайделя (координатный метод). Общий алгоритм управления устройством включал, в частности, осуществление настройки, начиная со значений элементов, соответствующих поддиапазону, на которые был разбит весь рабочий диапазон устройства, и допусковый контроль, по которому подстройка устройства производилась только в случае изменения КБВ в процессе работы на определенное заданное значение. Эти характеристики алгоритма обеспечивали быструю однозначную настройку и малый износ подвижных частей устройства в процессе эксплуатации. В [160] для автоматической настройки многозвенной цепи предлагается метод настройки, заключающийся в измерении комплексного сопротивления нагрузки, численной оптимизации первоначальных значений элементов, грубой установке настроечных элементов и последующей точной настройке некоторых из элементов на максимум КБВ на входе цепи. Алгоритм обеспечивает быстроту и точность настройки и, кроме того, оптимальные фильтрацию гармоник и режимы работы устройства, что достигается введением при оптимизации в целевую функцию кроме модуля коэффициента отражения еще и коэффициентов фильтрации и значений варьируемых элементов с соответствующими весовыми коэффициентами.

Примером быстроперестраиваемых автоматических согласующих устройств для адаптивной радиосвязи могут служить описанные в [213]. Мощность их - 0,6 и 1 кВт. Согласующая цепь - П-звено, элементы которого составляются из дискретных переключаемых вакуумными реле наборов индуктивностей и емкостей, причем Lk = 2k~lL0, Ск = 2к~1С0, где Lq и Со, соответственно, минимальные индуктивность и емкость. Перед настройкой производится измерение входного сопротивления, после чего вычисляются значения элементов согласующей цепи, и производится коммутация для обеспечения этих значений. Получающаяся настройка оказывается грубой вследствие неточности измерений и погрешностей в значениях элементов, которые зависят также и от частоты, особенно индуктивные. Поэтому производится итерационный процесс, в результате завершения которого осуществляется настройка со средней точностью по КБВ 0,83. Диапазоны частот 1,5.30 МГц, типичная скорость настройки 0,4 с.

Вообще же к перестраиваемым УС диапазона ДКМВ предъявляются следующие основные требования:

- должно быть обеспечено согласование нагрузок с весьма низким уровнем естественного согласования (КБВ до 0,1 и даже менее);

- должно быть обеспечено согласование в широкой полосе (коэффициент перекрытия по частоте может достигать 20);

- должна быть обеспечена работа при значительных уровни пропускаемой мощности (десятков и даже сотни кВт).

Реализация указанных требований приводит к росту массогабаритных показателей устройств и их элементов. В свою очередь, рост массогабаритных показателей неизбежно ведет к отклонению характеристик элементов этих устройств от идеальных (тех, что имели бы место у идеальных сосредоточенных элементов), а также к росту взаимного влияния между элементами эквивалентной схемы устройства. В значительной степени это обусловлено тем, что, во-первых, элементы схемы в ДКМВ диапазоне нельзя считать сосредоточенными, т.е. проявляется их квазираспределенный характер, а, во-вторых, элементы взаимодействуют между собой по электромагнитному полю. В рамках математической модели все это проявляется как взаимное влияние элементов эквивалентной схемы. Практика показывает, что взаимное влияние элементов эквивалентной схемы может иметь весьма сложный характер и может проявляться достаточно сильно, существенно затрудняя настройку.

В связи с вышесказанным особенно актуальной становится задача повышения точности численного электродинамического моделирования УС. Моделей УС на сосредоточенных элементах становится уже явно недостаточно. Эта проблема особенно актуализируется для рассматриваемых устройств, которые работают в автоматическом режиме.

Следует отметить, что в работе [26] был предложен подход, позволяющий учесть в математической модели устройств квазираспределенный характер их элементов.

Для решения обозначенной проблемы автором предложена новая аддитивная модель УС, основанная на предположении, что взаимное влияние элементов имеет аддитивный характер. При этом перестройка одного из элементов УС при фиксированном положении других приводит к аддитивным добавкам к номиналам всех элементов эквивалентной схемы.

Далее остановимся на вопросах построения алгоритмов настройки УС и УФ. Алгоритмы автоматической настройки можно разделить, как уже было упомянуто выше, на две группы:

- алгоритмы, не использующие информацию о согласуемой нагрузке;

- алгоритмы, использующие такую информацию.

Первые обеспечивают точную настройку вне зависимости от точности определения положений перестраиваемых элементов, наличия люфтов в приводных механизмах и т.д., но не гарантируют отыскания глобального экстремума целевой функции. Вторые позволяют производить настройку за весьма короткое время, поскольку основные действия производятся на программном уровне, и по более сложным критериям. Главным их недостатком является то, что из-за погрешностей измерения сопротивления нагрузки, недостаточной адекватности математической модели согласующего устройства и погрешности, обусловленной неточностью установки соответствующих номиналов элементов, настройка осуществляется неточно, и максимум КБВ (минимум КСВН) может не достигаться. Однако, этот недостаток можно существенным образом нейтрализовать, используя более точные математические модели устройств, например, аддитивную модель, предложенную автором.

По-видимому, наиболее рациональным является применение комбинированных алгоритмов, реализуемых в два этапа — с осуществлением настройки по измеренным значениям импеданса нагрузки (первый этап) и с последующей «тонкой» подстройкой непосредственно по КБВ или КСВН (второй этап).

На основании вышесказанного автором предложен новый комбинированный алгоритм настройки по измеренным значениям импеданса нагрузки, основанный на аддитивной модели и позволяющий значительно снизить погрешность настройки.

Цель работы — разработка, экспериментальная проверка и реализация методик анализа, синтеза и проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона, включая методику электродинамического анализа приземных антенн с учетом неоднородности земной поверхности под антенной, отвечающую современным требованиям методику синтеза согласующих устройств, адекватные модели согласующих и фазирующих устройств, алгоритмы автоматической настройки согласующих устройств по фазочувстви-тельным и амплитудным датчикам КБВ с минимизацией реактивной мощности.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе выполнена следующая программа исследований.

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в научных труда автора [240 - 264].

Таким образом, в рамках настоящего диссертационного исследования решена проблема создания методик анализа, синтеза и проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона. Выполнены разработка, экспериментальная проверка и реализация методики электродинамического анализа приземных антенн с учетом неоднородности земной поверхности под антенной, отвечающей современным требованиям методики синтеза согласующих устройств, адекватных моделей согласующих и фазирующих устройств, алгоритмов автоматической настройки согласующих устройств по фа-зочувствительным и амплитудным датчикам КБВ с минимизацией реактивной мощности. Задачи диссертационного исследования успешно решены, поставленная цель достигнута в полном объеме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках диссертационной работы получены следующие научные и научно-прикладные результаты.

Разработаны электродинамические модели и методики анализа излучающих структур приземных антенн ДКМВ диапазона.

Проведен краткий анализ основных проблем, возникающих при решении электродинамических задач для приземных антенн. Обосновано использование интегральных уравнений для учета влияния земли. С учетом специфических особенностей различных типов антенн дана классификация задач электродинамического анализа; при этом выделены три класса — задачи отыскания распределений тока и расчета импедансных характеристик для антенн с полной круговой симметрией, аналогичные задачи для антенн, не обладающих такой симметрии, задачи определения характеристик направленности.

Разработаны электродинамическая модель и методика решения задачи анализа приземной антенны с учетом влияния земли методом интегрального уравнения с поверхностным интегралом. Обосновано применение данной методики для антенн, обладающих полной круговой симметрией и размещаемых вблизи плоской однородной земной поверхности.

Разработаны электродинамическая модель и методика решения задачи анализа приземной антенны с учетом влияния земли методом интегрального уравнения в тонкопроволочном приближении. Обоснован подход к определению эквивалентного радиуса проводника в сетке, имитирующей поверхность земли, проведены соответствующие исследования. Обосновано применение данной методики в тех случаях, когда антенна не обладает полной круговой симметрией, и когда земная поверхность не является однородной по геометрическим и (или) электрофизическим свойствам.

Выполнено тестирование разработанных методик электродинамического анализа, результаты которого подтверждают адекватность предложенных моделей и, соответственно, работоспособность и эффективность разработанных методик.

Разработаны методики синтеза устройств фидерного тракта.

Дана общая формулировка задачи, и проведена классификация устройств фидерного тракта.

Проведены исследования по проблеме согласования приземных антенн в условиях нестабильности электрофизических свойств местного грунта. Представлены результаты соответствующих расчетов. На этой основе в качестве наиболее эффективной меры решения проблемы обосновано широкое внедрение автоматизированной подстройки устройств согласования. Кроме того, применительно к выдвигаемым антеннам шахтного типа признано целесообразным использование регулировки длины вибратора с использованием имеющихся приводных механизмов и систем управления.

Разработаны процедура формализации множеств согласуемых нагрузок и основанная на ней методика синтеза перестраиваемых согласующих устройств. Методика обеспечивает определение по заданному минимально допустимому естественному КБВ нагрузки пределов регулировки элементов плавно перестраиваемых устройств, числа разрядов и номиналов младших разрядов коммутируемых устройств. В обоих случаях предусматривается определение реактивных мощностей, на которые должны быть рассчитаны элементы.

Выполнено исследование согласующих и фильтрующих свойств устройств согласования, выполненных на основе различных схем. Получены оценки областей применения устройств на основе Г-контуров и П-контуров. Показано, что вследствие квазисосредоточенного характера индуктивных элементов фильтрующие свойства устройств согласования ухудшаются относительно идеализированных схем на сосредоточенных элементах. Установлено, что фильтрация высокочастотных побочных излучений наиболее эффективна при настройке устройства на нагрузку с более низким КБВ.

Разработана методика синтеза перестраиваемых и неперестраиваемых широкополосных фазирующих устройств. Для неперестраиваемых устройств предложена схема на основе двух фазосдвигающих контуров, каждый из которых выполнен по мостовой схеме, в сочетании с отрезком согласованной линии (в том числе, искусственной). Для перестраиваемых устройств предложены схемы в виде П-контуров и Т-контуров.

Выполнена разработка общей методики проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона, а также разработка алгоритмов автоматической настройки согласующих и фазирующих устройств.

Проведена классификация автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона. Дан ряд рекомендаций по выбору вариантов структуры, типов устройства и его составных частей.

Выполнена разработка общей методики проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств, включающей в себя методики электродинамического анализа излучающих структур приземных антенн и методики синтеза устройств фидерного тракта. Построен соответствующий алгоритм проектирования.

Предложена новая аддитивная модель согласующего или фазирующего устройства, учитывающая взаимное влияние элементов из-за их квазисосредоточенного характера и обеспечивающая функциональную зависимость фактических импедансов элементов схемы от команд управления. Модель основана на предположении, что взаимное влияние элементов имеет аддитивный характер. Это означает, что изменение значения одного из элементов схемы при любых фиксированных значениях остальных двух приводит к аддитивным добавкам к номиналам всех элементов эквивалентной схемы. Получена соответствующая система уравнений, позволяющая по заданным номиналам элементов схемы определять положения органов управления.

Разработаны алгоритмы автоматической настройки согласующих и фазирующих устройств, основанные на использовании аддитивной модели. Алгоритмы настройки согласующих устройств - двухэтапные, включающие этап основной настройки и этап «тонкой» подстройки (покоординатный спуск). Применительно к первым этапам разработан алгоритм настройки по показаниям выходного фазочувствительного датчика КБВ (для П-контуров здесь реализована процедура минимизации реактивных мощностей) и оригинальный алгоритм настройки по показаниям только входного амплитудного датчика КБВ (здесь реализован косвенный способ извлечения информации о согласуемой нагрузке с помощью элементов самого устройства).

Выполнена разработка расчетно-экспериментальной методики определения входных импедансов антенн путем их измерений через недоступные фидеры неопределенной длины (или длин фидеров) с последующим спектральным анализом. Как показали исследования, при наличии данных о входных характеристиках в широкой полосе (порядка сотен мегагерц) для ДКМВ антенн, используя предложенный подход, можно достоверно определить длину фидера и, соответственно, входной импеданс антенны.

Предложен способ автоматизации процессов измерения регулировочных характеристик согласующих и фазирующих устройств в рамках пуско-наладочных работ. Обобщенное тело цикла алгоритма автоматизированных измерений выглядит следующим образом: измерение необходимых параметров антенн в нужной полосе частот; запись результатов измерений на компьютер; изменение состояния устройства с целью последующих измерений. Для проведения измерений антенно-фидерных устройств применялся измеритель комплексных коэффициентов передачи «Обзор - 103».

Выполнены экспериментальные исследования и практическая реализация автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона.

Выполнены экспериментальные исследования и практическая реализация турникетного приземного излучателя и широкополосного неперестраиваемого фазовращателя из состава антенно-фидерного устройства зенитного излучения. Излучатель выполнен из двух взаимно перпендикулярных горизонтальных вибраторов в проволочном исполнении, расположенных над земной поверхностью. Широкополосный фазовращатель выполнен на основе двух фазосдвигающих контуров, каждый из которых представляет собой мостовую схему на сосредоточенных элементах и имеет частотно-зависимую фазу коэффициента передачи, но их разность примерно постоянна в диапазоне частот. В соответствующем подразделе приведены результаты расчетов характеристик данных изделий, а также результаты их измерений, проведенные в рамках испытаний, подтверждающие достоверность расчетных результатов, а также работоспособность разработанных изделий.

Выполнены экспериментальные исследования и практическая реализация автоматизированных согласующего и фазирующего устройств из состава автоматизированного комплекса технических средств аварийной адаптивной ДКМВ радиосвязи. Эти устройства реализованы на основе симметричного П-контура с плавно перестраиваемыми индуктивными элементами в продольных плечах и плавно перестраиваемыми емкостными элементами - в поперечных плечах. В качестве индуктивных элементов использовались бесконтактные вариометры, в качестве емкостных элементов - вакуумные конденсаторы. В соответствующем подразделе приведены результаты испытаний данных изделий, подтверждающие эффективность и широкие возможности согласования и фазирования разработанных устройств.

Выполнены экспериментальные исследования и практическая реализация коммутируемого антенного согласующего устройства из состава комплекса технических средств автоматизированной адаптивной радиосвязи в диапазоне ДКМВ. Согласующее устройство представляет собой дискретно перестраиваемый П-контур, образованный последовательным блоком индуктивностей и параллельными идентичными симметрично расположенными блоками емкостей. Настраивается устройство с помощью управляющей ЭВМ на основе разработанных автором алгоритмов автоматической настройки. Проведенные испытания комплекса на реальных связях полностью подтвердили работоспособность разработанного согласующего устройства даже при весьма низком уровне естественного согласования антенн.

Результаты всех экспериментальных исследований и практической реализации разработанных автоматизированных антенно-фидерных устройств убедительно подтвердили основные положения и выводы диссертационной работы, адекватность расчетных моделей, работоспособность и эффективность разработанных методик, алгоритмов и технических решений.

Внедрение научных и прикладных результатов диссертационных исследований осуществлено при проведении работ по созданию оборудования специальной радиосвязи в интересах Спецсвязи ФСО России. Внедрение результатов работы и достигнутый эффект подтверждены соответствующими актами, приведенными в Приложении.

1. А.с. № 250228 СССР, МКИ Н 01F. Вариометр / Л.С. Казанский (СССР).-2 е.: ил.

2. А.с. № 255376 СССР, МКИ Н 01F. Вариометр / Л.С. Казанский (СССР).-2 е.: ил.

3. А.с. № 1332392 СССР, МПК Н 01 F 21/10, 27/28. Вариометр / Л.С. Казанский, С.П. Шаров. 3 с.

4. А.с. № 327542 СССР, МКИ Н 01Р 5/08. Устройство для настройки фидера на бегущую волну / Л.С. Казанский (СССР). 2 е.: ил.

5. А.с. № 433899 СССР, МКИ Н 01Q 5/02. Антенна / Л.С. Казанский, Г.М. Родина (СССР). 3 е.: ил.

6. Авдеев В.Б., Ашихмин А.В., Преображенский А.П. Итерационный алгоритм решения интегральных уравнений в задачах дифракции электромагнитных волн // Моделирование малогабаритных сверхширокополосных антенн. — 2005.-С. 190- 195.

7. Авдеев В.Б., Морозов В.П. Моделирование влияния рельефа местности на ослабление ультракоротких радиоволн на приземных радиотрассах // Физ. волн, процессов и радиотехн. системы. 2003. - Т. 6. - № 2. - С. 8 - 10.

8. Алдошина И.А., Приттс Р. Музыкальная акустика: Учебник СПб.: Композитор, 2007. - 720 с.

9. Альперт Я.Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера. — М.: Мир, 1972.-430 с.

10. Альперт Я.Л., Гинзбург В.Л., Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн. М.: Гос. изд-во технико-теоретической лит., 1953. — 884 с.

11. Антенно-фидерные устройства: технологическое оборудование и экологическая безопасность / Бузов А.Л., Казанский Л.С., Романов В.А. и др.; Под ред. А.Л. Бузова. М.: Радио и связь, 1998. - 221 с.

12. Антенны для радиосвязи и радиовещания: В двух частях. Ч. 1. Коротковолновые антенны / С.П. Белоусов, Р.В. Гуревич, Г.А. Клигер, В.Д. Кузнецов. -М.: Связь, 1979.- 136 с.

13. Антипова С.Е., Казанский JI.C. Устройство для настройки фидерных трактов коротковолновых антенн и антенные переключатели передающих коротковолновых радиоцентров // Вестник СОНИИР. 2007. - № 1 (15). - С. 12 -16.

14. Артемьев В.В. Решение интегро-дифференциальных уравнений вибраторов вблизи Земли // Вестн. Новгор. гос. ун-та. 1998. - № 10. - С. 43 - 45.

15. Артемьев В.В., Эминов С.И. Исследование вибраторных антенн вблизи земли // Наука производству. - 2000. - № 8. - С. 44 - 46.

16. Ахияров В.В. Распространение радиоволн над земной поверхностью с неоднородными электрическими свойствами // 12 Международная научно-техническая конференция "Радиолокация, навигация, связь" (Воронеж, 18-20 апр. 2006). 2006. - С. 532 - 538.

17. Бабенко К.И. Основы численного анализа. М.: Наука, 1986. - 744 с.

18. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988. - 128 с.

19. Бахрах Л.Д. О решении интегрального уравнения линейной антенны // ДАН СССР. 1954. - Т. 92. - № 4. - С. 755.

20. Бахрах Л.Д., Кременецкий С.Д. Синтез излучающих систем (теория и методы расчета). М.: Сов. радио, 1974. - 232 с.

21. Белоусов С.П., Клигер Г.А. Анализ проволочных вибраторов // Труды НИИР.- 1982.-№3.-С. 5-9.

22. Белоусов С.П., Кузнецов В.Д., Казанский Л.С., Нечаев А.Н. Одновременная работа двух мощных KB передатчиков на общую антенну // Электросвязь. 1974. -№ 6. - С. 60 - 63.

23. Блатов И.А., Пименов А., Юдин В.В. Применение сплайновых вейв-лет-функций к численному моделированию тонкопроволочных антенн // Инфо-телекоммуникационные технологии. 2003. — Т. 1. — № 4. — С. 29 — 32.

24. Бражников В.А. Учет квазираспределенного характера индуктивных элементов при проектировании коммутируемых антенных согласующих устройств диапазона ДКМВ // Радиотехника. 2008. - № 3. - С. 71 - 74.

25. Браун, Льюис, Эпштейн. Система заземления как фактор, определяющий эффективность антенны // Антенные устройства. Сборник переводных статей из иностранных журналов / Под ред. С.И. Надененко. М.: Связьиздат, 1939.-С. 75 - 105.

26. Бузов А.Л. Современные тенденции развития антенной техники ДКМВ радиосвязи // Антенны. 2007. - № 10 (125) . - С. 44 - 50.

27. Бузов А.Л., Бузова М.А., Васин А.В. и др. Разработка и реализация защищенных антенно-фидерных устройств постоянной готовности диапазона ВЧ // Вестник СОНИИР. 2006. - № 4 (14). - С. 50 - 55.

28. Бузов А.Л., Бузова М.А., Казанский Л.С., Минкин М.А., Юдин В.В. Вопросы моделирования квазираспределенных элементов мощных устройств антенно-фидерных трактов ДКМВ диапазона // Вестник СОНИИР. 2008. - № 3 (21).-С. 37-40.

29. Бузов А.Л., Елисеев С.Н., Кольчугин Ю.И., Минкин М.А., Сухарев А.С. Автоматизированный комплекс технических средств для адаптивных радиолиний ДКМВ // Вестник СОНИИР. 2006. - № 1 (11). - С. 27 - 32.

30. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Кольчугин Ю.И. Широкодиапазонная антенна зенитного излучения // Вестник СОНИИР. 2005. - № 1 (7). - С. 20 - 24.

31. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Мишенков С.Л. Шестидиапазонная штыревая антенна // Радио. 2000. - № 11. - С. 63 - 64.

32. Бузов А.Л., Кольчугин Ю.И., Никифоров А.Н., Романов В.А. Об особенности аттестации «безэховых» камер // Метрология и измерительная техника в связи. 1998. - №3. - С. 26.

33. Бузов А.Л., Кольчугин Ю.И., Носов Н.А., Павлов А.В. Измерение параметров антенн в «безэховой» камере // Метрология и измерительная техника в связи. 1998.-№4.-С. 12-13.

34. Бузов А.Л., Носов Н.А., Сподобаев М.Ю., Юдин В.В. Принципы построения автоматизированных систем проектирования антенно-фидерного оборудования // Вестник СОНИИР. 2004. - № 2 (6). - С. 27 - 31.

35. Бузов А.Л., Сухарев А.С. Вопросы создания универсальных быстро-разворачиваемых комплексов технических средств ДКМВ радиосвязи // Вестник СОНИИР. 2006. - № 2 (12). - С. 12 - 16.

36. Бузова М.А. Системы уравнений Фредгольма второго рода для задачи анализа поверхностных рассеивателей // Вестник СОНИИР. 2005 - №3(9). -С. 32-37.

37. Бузова М.А. Проблемы и перспективы применения тонкопроволочного моделирования в задачах антенной электродинамики // Вестник СОНИИР. 2007. - № 2 (16). - С. 4 - 10.

38. Бузова М.А. Основные принципы комбинирования методов физической оптики и интегральных уравнений при электродинамическом анализе электрически протяженных поверхностных рассеивателей // Вестник СОНИИР. 2007. - №3 (17). - С.44-50.

39. Бузова М.А. Метод электродинамического анализа сложных металлических объектов на основе уравнений Фредгольма 1-го и 2-го рода и векторного интегрального уравнения с поверхностным интегралом // Антенны. 2007. - № 10 (125).-С. 4-8.

40. Бузова М.А., Гончарук О.Б., Скоробогатов Е.Г. Вопросы управления в плавно-перестраиваемых согласующих устройствах ДКМВ диапазона // Вестник СОНИИР. 2007. - № 4 (18). - С. 40 - 46.

41. Бузова М.А., Казанский JI.C. Электродинамический анализ поверхностных рассеивателей методами обобщенных эквивалентных цепей и уравнений Фредгольма второго рода // Вестник СОНИИР. 2007. - № 1 (15). - С. 29 - 33.

42. Бузова М.А., Юдин В.В. Методика расчета входного импеданса проволочной антенны на основе уравнения баланса энергии // Антенны. 2004. — №3.-С. 31-36.

43. Бузова М.А., Юдин В.В. Проектирование проволочных антенн на основе интегральных уравнений: Учебное пособие для ВУЗов. М.: Радио и связь, 2005.- 172 с.

44. Бузова М.А., Юдин В.В. Формализация характеристик перестраиваемых согласующих устройств ДКМВ диапазона // Вестник СОНИИР. 2006. -№2 (12).-С. 17-22.

45. Вай Кайчэнь. Теория и проектирование широкополосных согласующих цепей. М.: Связь, 1978. - 288 с.

46. Васильев Е.Н. Возбуждение тел вращения. М.: Радио и связь, 1987.272 с.

47. Васильева А.Б., Тихонов Н.А. Интегральные уравнения. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1989. - 155 с.

48. Васин А.В. Использование метода зеркальных изображений при расчете приземных антенн // Вестник СОНИИР. 2005. - № 3 (9). - С. 38 - 42.

49. Васин А.В. Задача о нахождении эквивалентного радиуса при тонкопроволочном моделировании диэлектрических структур в рамках электродинамического анализа методом интегрального уравнения // Антенны. 2006. — № 10 (113). - С. 44-47.

50. Введенский Б.А. Основы теории распространения радиоволн. Распространение в однородной атмосфере. — M.-JL: Гос.техн.-теорет.изд-во, 1934. -227 с.

51. Верлань А.Ф., Сизиков B.C. Интегральные уравнения: Методы, алгоритмы, программы. Справочное пособие. Киев: Наукова думка, 1986. — 543 с.

52. Вычислительные методы в электродинамике: Под ред. Р. Митры. Пер с англ. / Под ред. Э.Л. Бурштейна. М.: Мир, 1977. - 487 с.

53. Вьюшков В.А. Синтез согласующих и корректирующих цепей на основе генетического алгоритма // Современные проблемы радиоэлектроники. — 2003.-С. 327-331.

54. Головков А.А., Мальцев A.M. Синтез фазовых и согласующе-фильтрующих устройств на основе волновой матрицы передачи // Изв. вузов. Радиоэлектрон. 2005. - Т. 48. - № 3 - 4. - С. 72 - 80.

55. Головин О.В. Декаметровая радиосвязь. М.: Радио и связь, 1990. —240 с.

56. Головин О .В., Простов С.П. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи / Под ред. профессора О.В. Головина. — М.: Горячая линия — Телеком, 2006.-598 с.

57. Головин О.В., Чистяков Н.И. Пути комплексной автоматизации ВЧ-радиосвязи на различных этапах ее развития // Электросвязь. — 1995. — № 7. С. 27-29.

58. ГОСТ Р 51061 97. Системы низкоскоростной передачи речи по цифровым каналам. Параметры качества речи и методы измерений. - М.: Госстандарт России, 1997. - 24 с.

59. Давыдов А.Г., Пименов Ю.В. Программный комплекс EDEM3D для исследования электродинамических характеристик идеально проводящих трехмерных объектов // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. 1999. - Т. VII. -№ 2 (23). - С. 24 - 26.

60. Дандаров В.А. Модифицированный метод решения интегрального уравнения Фредгольма в задаче о распространении радиоволн вдоль неоднородной земной поверхности // Радиотехн. и электрон. — 2000. — Т. 45. № 10. -С. 1187- 1193.

61. Дандаров В.А. Численное решение двумерного интегрального уравнения Фредгольма в задаче о распространении радиоволн над нерегулярной земной поверхностью // Радиотехн. и электрон. 2002. - Т. 47. - № 11. - С. 1329 -1334.

62. Девятков Г.Н. Автоматизированный синтез широкополосных согласующих устройств, связывающих произвольные иммитансы источника сигнала и нагрузки // Науч. вестн. НГТУ. 2004. - № 1. - С. 155 - 165.

63. Дымов А.В., Козлов Р.Ю. Анализ особенностей распространения радиоволн в городских условиях с учетом рельефа трассы // Современные проблемы радиоэлектроники. 2004. - С. 207 - 209.

64. Елисеев С.Н., Кольчугин Ю.И. Адаптация по поляризации в ДКМВ радиосвязи // Вестник СОНИИР. 2008. - № 3 (21). - С. 53 - 59.

65. Ерофеенко В.Т., Кравченко В.Ф. Об нмпедансных граничных условиях, учитывающих кривизну поверхности // Радиотехн. и электрон. 2000. — Т. 45. -№ 11.-С. 1300- 1306.

66. Зайцев А.В., Казанский Л.С., Кольчугин Ю.И., Шаров С.П. Автоматическое согласующее устройство для антенного фидера декаметрового диапазона//Электросвязь. 1988. - № 11.-С. 28-29.

67. Зайцев Д.А. Разработка программы автоматизированного расчета согласующих цепей // Радиотехнические устройства, информационные технологии и системы управления. 2001. — С. 111-112.

68. Захаров Е.В., Пименов Ю.В. Численный анализ дифракции радиоволн. М.: Радио и связь, 1982. - 264 с.

69. Измеритель комплексных коэффициентов передачи «Обзор-ЮЗ» руководство по эксплуатации РЭ 6687-028-21477812-2004.

70. Изыскание инженерных путей построения автоматического согласующего устройства на мощность 250 кВт: Отчет о НИР (заключительный) / Предприятие п/я Г-4492. Куйбышев, 1986. - 86 с.

71. Интегральные уравнения / Забрейко П.П., Кошелев А.И. и др. М.: Наука, Глав. ред. физ.-мат. лит., 1968. -448 с.

72. Казанский Л.С. Способ расчета проволочных антенн произвольной конфигурации с помощью обобщенной эквивалентной цепи // Радиотехника и электроника. -1999. № 6. - С. 705 - 709.

73. Казанский Л.С. О компенсации отражений, создаваемых в линиях емкостной неоднородностью // Сборник трудов ГосНИИ Минсвязи СССР. -Вып. 1 (37). 1965. - С. 22 - 28.

74. Казанский Л.С. Настройка фидера на бегущую волну на нескольких частотах // III научно-техническая конференция по антеннам и фидерным трактам для радиосвязи, радиовещания и телевидения: Аннотация докл. — М., 1973. -С. 5.

75. Казанский Л.С. Проектирование бесконтактных вариометров для автоматизированных согласующе-фильтрующих систем декаметрового диапазона // Электросвязь. 1990. - № 6. - С. 33 - 34.

76. Казанский Л.С. Расширение частотного диапазона перестраиваемых согласующих устройств // Труды НИИР. 1990. - № 3. — С. 35 - 38.

77. Казанский Л.С. Настройка коротковолнового фидера на нескольких частотах / Проектирование сооружений связи // Экспресс-информация. — М.: ЦНТИ Информсвязь. Сер. РРТ. 1977. - № 1. - С. 3 - 5.

78. Казанский Л.С. Теория моделирования антенно-фидерных устройств линейными LC-цепями с потерями, их проектирование и техническая реализация в ВЧ-диапазоне: Дис. . докт. техн. наук. Самара, 1998. -346 с.

79. Казанский Л.С. Численное моделирование процесса настройки антенны // Тезисы докл. XI Российской научной конференции ПГАТИ. Самара, 2004.-С. 142-143.

80. Казанский Л.С. Оптимизация входного сопротивления вибраторной антенны // Труды НИИР. 1991. - № 4. - С. 43 - 44.

81. Казанский JI.С. Современные возможности в области создания коротковолновых антенн радиосвязи // Вестник СОНИИР. 2005. - № 3 (9). — С. 47 — 53.

82. Казанский Л.С., Каминер Е.Ц., Красильников В.Д., Антипова С.Е. Бесконтактный шлейф // Электросвязь. 1988. - № 1. - С. 46 - 47.

83. Казанский Л.С., Кольчугин Ю.И. Принципы создания согласующих и фазирующих устройств ВЧ-диапазона в современных технологических условиях //Антенны. 2006. - № 10 (113). - С. 26 - 31.

84. Казанский Л.С., Красильников А.Д. Фазирующие устройства ДКМВ диапазона на базе LC-сеток // Вестник СОНИИР. 2007. - № 1 (15). - С. 51 -56.

85. Казанский Л.С., Мендруль Г.И. Согласующее устройство СУ-250 // Инф. лист. ЦНИИС. Куйбышев, 1984. - 2 с.

86. Казанский Л.С., Минкин М.А. Особенности проектирования автоматизированных согласующих устройств для высокодобротных антенн ВЧ диапазона // Вестник СОНИИР. 2005. - № 4 (10). - С. 43 - 47.

87. Казанский Л.С., Романов В.А. Антенно-фидерные устройства дека-метрового диапазона и электромагнитная экология. М.: Радио и связь, 1996. -270 с.

88. Казанский Л.С., Шаров С.П. Бесконтактные вариометры для согласующих устройств коротковолновых передатчиков // Вестник СОНИИР. 2007. -№ 1 (15). - С. 88-91.

89. Казанский Л.С., Юдин В.В. Электродинамический анализ проволочных антенн методами интегральных уравнений в тонкопроволочном приближении и обобщенных эквивалентных цепей // Вестник СОНИИР. 2007. - № 1 (15).-С. 92-97.

90. Капишев А.Н., Красильников А.Д., Невский А.В. Теоретические и экспериментальные исследования активного триортогонального антенного модуля // Вестник СОНИИР. 2007. - № 4 (18). - С. 67 - 72.

91. Катин С.В., Шорохова Е.А., Кашин А.В. Влияние проводящих земных сред на излучение элементарного электрического диполя в СВ-диапазоне длин волн // Антенны. 2005. - № 6.

92. Кашпоровский В.Е. Результаты измерений проводимости почв СССР // Радио. 1963. - № 9. - С. 40 - 45.

93. Кин С. Атмосферные помехи и борьба с ними. Радио всем! — 1930. -№ 8. — С. 199-201; №9.-С. 226-228.

94. Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. В 2-х книгах. Кн. 2. Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 824 с.

95. Кисмерешкин В.П. Влияние атмосферных осадков на параметры вибраторных антенн. Дис. канд. техн. наук. -М.: НИИР, 1971.

96. Климентьев А.А. Микроминиатюрные печатные индуктивные элементы // Зарубежная радиоэлектроника. 1968. - № 4. - С. 69 - 79.

97. Кольчугин Ю.И. Учет влияния земли при формировании поляризационных характеристик приемных ДКМВ антенн // Радиотехника (Журнал в журнале). 2008. - № 3. - С. 85 - 88.

98. Кольчугин Ю.И. Влияние земли на процессы поляризационной адаптации в ДКМВ радиосвязи // XIV Международная научно-техническая конференция: Радиолокация, навигация, связь (Воронеж, апрель 2008 г.). Воронеж, 2008.-С. 500-505.

99. Комиссаров В.И. Двухэлементная бесконтактная настройка фидера на режим бегущей волны // Электросвязь. 1983. - № 9. - С. 26 - 30.

100. Коротковолновые антенны / Г.З. Айзенберг, С.П. Белоусов, Э.М. Журбенко и др.; Под ред. Г.З. Айзенберга. 2-е, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1985. - 536 с.

101. Кравцов В.В. Интегральные уравнения в задачах дифракции. В кн.: Вычислительные методы и программирование. - М.: Изд. МГУ. — 1966. — Вып. 5.-С. 260-293.

102. Краснов M.JI. Интегральные уравнения. М.: Наука, 1975. - 304 с.

103. Крылов Г.Н. Цилиндрические, кольцевые и вертикальные антенны. -М.-Л.: Энергия, 1965. 204 с.

104. Кубанов В.П. Анализ синфазных многоэтажных антенн, расположенных на ограниченных склонах рельефа местности // Труды НИИР. — 1980. -№ 3. С. 36-38.

105. Кубанов В.П. Влияние затеняющего профиля рельефа антенного поля на направленные свойства некоторых типов декаметровых антенн // Сб. Рассеяние электромагнитных волн. 1983. — Вып. 4. - Таганрогский радиотехнический институт. - С. 121-124.

106. Кубанов В.П. Базовая модель для исследования направленных свойств некоторых типов антенн ВЧ-диапазона с учетом изломов подстилающей поверхности конечной проводимости // Антенны. — 2003. — № 1. — С. 48 — 51.

107. Кубанов В.П. К расчету направленных свойств антенн, установленных на площадках сложного профиля // Сб. Рассеяние электромагнитных волн.- 1976. Вып. 1. - Таганрог, Таганрогский радиотехнический институт. — С. 150- 154.

108. Кубанов В.П., Шередько Е.Ю. Влияние рельефа поверхности земли на направленные свойства коротковолновых антенн // Проектирование сооружений связи. Серия: радиосвязь, радиовещание, телевидение. 1975. — № 1 (17).-С. 3-20.

109. Кубанов В.П. Шередько Е.Ю. Влияние нерегулярности рельефа антенного поля на параметры синфазных коротковолновых антенн // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. 1976. - № 11. - С. 107 - 108.

110. Кузнецов В.Д., Комиссаров В.И. Бесконтактная настройка фидера на бегущую волну // Электросвязь. 1972. - № 4. - С. 68-71.

111. Куммер В.Х., Джиллеспи Э.С. Антенные измерения 1978 // ТИИЭР.- 1978. Т. 66. - № 4. с. 143 - 173.

112. Кыштымов Г.А., Плишкин А.В. Расчет и оптимизация геометрических размеров ферровариометров антенных согласующих устройств // Техника средств связи, сер. ТРС. 1980. - № 7. - С. 59 - 62.

113. Лавров Г.А., Князев А.С. Приземные и подземные антенны. М.: Советское радио, 1965. - 472 с.

114. Ленди Р., Дэвис Д., Албрехт А. Справочник радиоинженера. М.: Государственное энергетическое издательство, 1961. — 704 с.

115. Леонтович М.А. Об одном методе решения задач о распространении электромагнитных волн вдоль поверхности земли // Изв. АН СССР. 1944. - Т. 8.-С. 16.

116. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. 5-е изд., испр. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1987. 688 с.

117. Лондон С.Е., Томашевич С.В. Справочник по высокочастотным трансформаторным устройствам. М.: Радио и связь, 1984. — 216 с.

118. Лучка А.Ю. Проекционно-итеративные методы решения дифференциальных и интегральных уравнений. Киев: Наукова думка, 1980. - 262 с.

119. Макаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Т. Распространение электромагнитных волн над земной поверхностью. — М.: Наука, 1991. 123 с.

120. Марков Г.Т., Васильев Е.Н. Математические методы прикладной электродинамики. М.: Сов. радио, 1970. - 120 с.

121. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1975.-528 с.

122. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1983. - 296 с.

123. Мартынов Н.А., Мироненко Г.Н., Кирьянов О.Е. Оценка границ применимости импедансных граничных условий в задаче дифракции электромагнитной волны на проводящей кромке с покрытием // Радиотехника 2000. -№ 6. - С. 74 - 78.

124. Маттей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Т.1. / Пер. с агл. под общей ред. Л.В. Алексеева и Ф.В. Кушни-ра. М.: Связь, 1971. - 440 с.

125. Методика настройки КВ-передающих фидеров на бегущую волну с помощью рамок: Утв. Главным управлением космической и радиосвязи Министерства связи СССР 14.03.83. Куйбышев, 1983. 15 с.

126. Минкин М.А. Проблемы и перспективы модернизации и развития систем ДКМВ радиосвязи // Вестник СОНИИР. 2006. - № 4 (14). - С. 4 - 10.

127. На Ц. Вычислительные методы решения прикладных граничных задач: Пер. с англ. М.: Мир, 1982. - 296 с.

128. Нефедов Е.И., Радциг Ю.Ю., Эминов С.И. Теория интегральных уравнений дифракции электромагнитных волн // ДАН, 1995. Т. 345. - № 2. -С. 186- 187.

129. Николаев В.А. Оптимизация излучателей приемной антенны КВ-диапазона // Антенны. 2006. - № 6. - С. 30 - 34.

130. Носов Н.А. Аналитическое проектирование антенно-фидерных устройств // Антенны. 2004. - № 3 (82). - С. 70 - 75.

131. Патент № 1646012 Россия, МКИ5 Н 01 Р 5/10. БИ 1991 №16. Согласующее устройство / Казанский JI.C.

132. Патент № 1125680 Россия, МКИ Н 01 Р 7/04. Резонатор / Л.С. Казанский (Россия). 3 е.: ил.

133. Патент № 1171861 Россия, МКИ Н 01 F 21/02. Вариометр / Л.С. Казанский (Россия). 2 е.: ил.

134. Патент № 1332392 Россия, МПК Н 01F 21/10, 27/28. Вариометр / Л.С. Казанский, С.П. Шаров (Россия). 3 е.: ил.

135. Патент № 1646012 Россия, МКИ5 Н 01 Р 5/10. Согласующее устройство / Л.С. Казанский (Россия). 3 е.: ил.

136. Патент № 2030003 Россия, МКИ Н 01 F 21/02. Вариометр / Л.С. Казанский (Россия).

137. Патент № 2278452 Россия, МПК7 Н 01 Р 3/06, Н 01 Р 5/00. 2006, Бюл. №17. Устройство для настройки фидера на бегущую волну на несколькихфиксированных волнах / A.JI. Бузов, JI.C. Казанский, Ю.М. Сподобаев (Россия). 3 е.: ил.

138. Патент № 1702462 Россия, МКИ Н 01 Q 9/28, 9/44. Антенна / Л.С. Казанский, Е.Ц. Каминер, Г.М. Родина (Россия). 5 е.: ил.

139. Пенкин Ю.М., Горобец Н.Н. Поля излучения тонкого несимметричного радиального вибратора, расположенного на импедансной сфере // Изв. вузов. Радиоэлектрон. 2002. - Т. 45. - № 5 - 6. - С. 56 - 65.

140. Петров Б.М. Импедансные нелинейные граничные условия // Изв. вузов. Радиоэлектрон. 2003. - Т. 46. - № 5 - 6. - С. 18 - 25.

141. Пионтковская А.Ф. и др. Метрология в технике радиосвязи / Под ред. А.Ф. Пионтковской. М.: Радио и связь, 1983. - 184 с.

142. Полевой В.В., Хлопушин И.Ю. Адаптивное согласующее устройство распределенного типа для антенн диапазона ДКМВ // Изв. вузов. Радиоэлектрон. 2004. - Т. 47. - № 3 - 4. - С. 35 - 37.

143. Полевой В.В., Чавка Г.Г. Расчет широкополосных согласующих, селективных и трансформирующих устройств. Л.: ЛЭТИ, 1977. - 83 с.

144. Поляков В. Согласующая LC-цепь // Радио. 1999. - № 10. - С. 62.

145. Поспелов А.В., Саломатов Ю.П. Расчет напряженности электрического поля, излучаемого вертикальным диполем // Современные проблемы радиоэлектроники. 2005. - С. 261 - 263.

146. Пылаев А.А., Тихомиров Н.П. О достижимой точности прогнозирования поля земной волны // Проблемы дифракции и распространения волн. -Вып. 22. С. 189-195. - Л.: Изд-во Лениградского ун-та, 1989.

147. Разработка согласующе-фильтрующей системы ДКМВ на мощность 500 кВт: отчет о НИР (промежуточ.) / Предприятие п/я Г-4492. Куйбышев, 1988.-27 с.

148. Радциг Ю.Ю. Неоднородные линии для широкополосного согласования комплексных нагрузок // Новгородский гос. университет. Деп. в ВИНИТИ 25.08.97 № 2736-В 97.

149. Радциг Ю.Ю., Сочилин А.В., Эминов С.И. Исследование методом моментов интегральных уравнений вибратора с точными и приближенными ядрами // Радиотехника. 1995. - №3. - С. 55 - 57.

150. РуновА.В. О специализации интегрального уравнения тонкой проволочной антенны произвольной геометрии к некоторым частным случаям // Радиотехника и электроника. Вып. 6. Минск: Высшая школа, 1976. - С. 161 — 164.

151. Рыбин А.П., Малютин Н.Д., Бабатьев В.В., Газизов Т.Т. Экспериментальные характеристики комбинированных широкополосных антенн ДКМВ-диапазона // Электронные средства и системы управления. 2004. - Ч. 1. — С. 88-90.

152. Содин А.Г. Параметры горизонтального вибратора, размещенного над полупространством: В кн.: Антенны. — М.: Связь, 1976. № 24. — С. 19-31.

153. Сподобаев Ю.М., Кубанов В.П. Основы электромагнитной экологии. М.: Радио и связь, 2000. - 240 с.

154. Стрижков В.А. Математическое моделирование электродинамических процессов в проволочных антенных системах // Математическое моделирование. 1989. - Т. 1. -№ 8. - С. 127-141.

155. Стрижков В.А. Особенности численной реализации метода моментов при решении интегральных уравнений проволочных систем // Радиотехника и электроника. 1989. - № 5. - С. 961 - 964.

156. Татаринов В.В. Коротковолновые направленные антенны. М.: Связьиздат, 1936.

157. Токарский П.Л. Энергетические характеристики решеток горизонтальных вибраторов над границей раздела двух сред // Электромагнитные волны и электронные системы. 2004. - Т. 9. - № 3 - 4.

158. Трикоми Ф. Интегральные уравнения. М.: Изд-во иностр. лит., 1960.-299 с.

159. Троицкий В.Н. Дифракция радиоволн на реальных природных препятствиях // Радиотехника. 2003. - № 11.-С. 10-12.

160. Фано Р. Теоретические ограничения полосы согласования произвольных импедансов. — М.: Сов. радио, 1965. 124 с.

161. Федоров С.А. Вертикальный вибратор над плоской полупроводящей землей // Радиотехн. и электрон. 2003. - Т. 48. - № 1. - С. 47 - 51.

162. Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. -М.: Изд. АН СССР, 1961. 870 с.

163. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. -М.: Связь, 1971. -388 с.

164. Филькенштейн Л.А., Гиршман Г.Х. Антенные контуры широкодиапазонных коротковолновых передатчиков. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. - 263 с.

165. Фок В.А. Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. М.: Советское Радио, 1970. - 520 с.

166. Фрадин А.З., Рыжков Е.В. Измерение параметров антенно-фидерных устройств. М.: Связьиздат, 1962. - 316 с.

167. Франк Ф., Мизес Р. Дифференциальные и интегральные уравнения математической физики. Л.-М.: ОНТИ, 1937. - 998 с.

168. Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.

169. Хабаров В.Б., Сафронов Д.В. Структура электромагнитного поля, излученного подземным передатчиком с рамочной антенной, с учетом ближней зоны распространения радиоволн // Радиотехника. 2005. - № 3. - С. 80-83.

170. Халиуллин Д.Я., Третьяков С.А. Обобщенные граничные условия импедансного типа для тонких плоских слоев различных сред (Обзор) // Радиотехн. и электрон. 1998. - Т. 43. - № 1. - С. 16 - 29.

171. Хлопушин И.Ю. Разработка адаптивных антенных согласующих устройств распределенного типа // Антенны. 2005. — № 3. — С. 20 - 22.

172. Хлопушин И.Ю. О разработке адаптивных антенных согласующих устройств распределенного типа // Распространение радиоволн. 2005. — Т. 2. — С. 455-459.

173. Хлопушин И.Ю., Сушков О.Г. О применении широкополосных согласующих устройств для антенн ДКМВ диапазона // Антенны. — 2003. № 12. -С. 39-40.

174. Хрипков А.Н., Петров Б.М. Импедансные граничные условия на искривленных поверхностях // Современные проблемы радиоэлектроники. — 2003. -С. 195- 199.

175. Цлаф Л.Я. Вариационное исчисление и интегральные уравнения. — М.: Наука, 1966.-176 с.

176. Чавка Г.Г. Оптимизация на ЭВМ широкополосных согласующих устройств для нагрузок высокой добротности // Изв. вузов. Радиоэлектроника. — 1976. Т. XIX. - № 6. - С. 124 - 127.

177. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. М.: Сов. радио, 1972.

178. Черенков В.В., Черенков B.C., Гладких В.И. Новый метод решения задачи возбуждения импедансной плоскости // Радиотехн. и электрон. 2004. — Т. 49. - № 10. - С. 1205 - 1209.

179. Чернов Ю.А. Эллиптическая поляризация волн на KB трассах // Тр. НИИР. 2002. - С. 87 - 90.

180. Шлейф настроечный бесконтактный: Пояснительная записка / Предприятие п/я Г-4492. 3e2.240.028 ПЗ: № ГР 81019760. - Куйбышев, 1981.-95 с.

181. Широкополосные радиопередающие устройства / Под ред. О.В. Алексеева. М.: Связь, 1978. - 304 с.

182. Шорохова Е.А., Кашин А.В. Оценка влияния Земли на характеристики излучения тонкого электрического вибратора // Антенны. 2005. - № 7 — 8. — С. 59-64.

183. Электродинамические методы анализа проволочных антенн / A.JI. Бузов, Ю.М. Сподобаев, Д.В. Филиппов, В.В. Юдин; Под ред. В.В. Юдина. -М.: Радио и связь, 2000. 153 с.

184. Эминов С.И. Теория интегро-дифференциальных уравнений вибраторов и вибраторных решеток // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. -1997. Т. V. - Вып. 2 (18). - С. 48 - 58.

185. Эминов С.И. Обоснование метода моментов в теории дифракции // Письма в ЖТФ. 2003. - Т. 29. - Вып. 16. - С. 80 - 88.

186. Юдин В.В. Учет несогласованности нагрузки при проектировании фильтров // Труды НИИР. 1990. - № 3. - С. 49 - 52.

187. Юдин В.В. Анализ полузвена фильтра нижних частот при согласовании высокодобротных нагрузок с большим перепадом активных сопротивлений //Труды НИИР. -1991.-№4.-С. 47-49.

188. Яцкевич В.А., Каршакевич С.Ф. Устойчивость процесса сходимости численного решения в электродинамике // Изв. вузов — Радиоэлектроника. — 1981. Т. XXIV. - № 2. - С. 66 - 72.

189. Aberle J.T. Two-port representation of an antenna with application to non-foster matching networks // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2008. - V. 56. - № 5. -P. 1218- 1222.

190. Arand B.A., Hakkak M., Forooraghi K., Mohassel R. Analysis of vertical wire antenna above lossy ground using discrete complex image method // AEU: Int. J. Electron, and Commun. 2003. - V. 57. - № 5. - P. 333 - 337.

191. Bendali A., Fares M'B., Gay J. A boundary-element solution of the Leon-tovitch problem // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1999. - V. 47. - № 10. - P. 1597- 1605.

192. Brennan C., Cullen P., Condon M. A novel iterative solution of the three dimensional electric field integral equation // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2004.- V. 52. № 10. - P. 2781 - 2784.

193. Buon Kiong Lau, Andersen J. В., Kristensson G., Molisch A. F. Impact of matching network on bandwidth of compact antenna arrays // IEEE Trans, on Ant. and Prop.-2006.-V. 54. -№ 11.-P. 3225 -3238.

194. Burge G.J., Poggio A.J. Numerical electromagnetic code (NEC) method of moments. — California: Lawrence Livermore Laboratory, 1981. - 664 p.

195. Carlin H.J., Amstutz P. Broadband matching // Annales des telecommunications. 1981. - V. 36. - № 5 - 6. - P. 711 - 715.

196. Collin R.E. Hertzian dipole radiating over a lossy earth or sea: some early and late 20th-century controversies // IEEE Antennas and Propag. Mag. 2004. - V. 46.-№2.-P. 64-79.

197. Conticello C., Gentili V. A new generation of high-power automatic antenna couplers for HF communication // Telettra review. 1983. - № 35. — P. 27 -36.

198. Djordjevic M., Notaros B.M. Double higher order method of moments for surface integral equation modeling of metallic and dielectric antennas and scatterers // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2004. - V. 52. - № 8. - P. 2118 - 2129.

199. Dvorak S.L., Pao H.-Y. A new solution for the problem of plane wave diffraction by a 2-D aperture in a ground plane // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2005. - V. 53. - № 7. - P. 2299 - 2306.

200. Ergul O., Gurel L. The use of curl-conforming basis functions for the magnetic-field integral equation // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2006. - V. 54. — №7.-P. 1917-1926.

201. Hallen E. Theoretical investigation into the transmitting and receiving qualities of antennas // Nova Acta Soc. Sci. Upsal. 1938. - V. 1. - № 4. - P. 1-44.

202. Han D.-H., Polycarpou A.C., Balanis C.A. Ground effects for VHF/HF antennas on helicopter airframes // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2001. - V. 49. — № 3. - P. 402-412.

203. Harrington R.F. Field computation by moment method. New York: Macmillan, 1968.-240 p.

204. Kang G., Song J., Chew W.C., Donepudi K.C., Jin J. A novel grid-robust higher order vector basis function for the method of moments // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2001. - V. 49. - № 6. - P. 908 - 915.

205. Kang T.W., Kim H.T. Basis function considerations for the method of moments using the fictitious current model // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 1999. -V. 47.-№6.-P. 1118-1120.

206. King R.W.P. The theory of linear antennas. Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 1956. - 384 p.

207. Liao D., Sarabandi K. Near-earth wave propagation characteristics of electric dipole in presence of vegetation or snow layer // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2005. - V. 53. - № 11. - P. 3747 - 3756.

208. Lim S.5 Rogers R.L., Hao Ling. A tunable electrically small antenna for ground wave transmission // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2006. - V. 54. - № 2. — P. 417-421.

209. Lindell I.V., Sihvola A.H. Realization of impedance boundary // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2006. - V. 54. - № 12. - P. 3669 - 3676.

210. Marrocco G., Mattioni L. Naval structural antenna systems for broadband HF communications // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2006. - V. 54. - № 4. - P. 1065- 1073.

211. Marrocco G., Mattioni L., Martorelli V. Naval structural antenna systems for broadband HF communications Part II: Design methodology for real naval platforms // IEEE Trans, on Ant. and Prop. - 2006. - V. 54. - № 11. - P. 3330 - 3337.

212. Mattioni L., Di Lanzo D., Marrocco G. Naval structural antenna systems for broadband HF communications Part III: Experimental evaluation on scaled prototypes // IEEE Trans, on Ant. and Prop. - 2008. - V. 56. - № 7. - P. 1882 - 1887.

213. Pannenborg А. Исследование свойств стелющихся антенн // Appl. Sc. Res. 1948. - V. BI. - № 3. - P. 213 - 240.

214. Patent 4095198 USA. Impedance-Matching Network / T.J. Kirby. 13.06.1978.

215. Rius J.M., Ubeda E., Parron J. On the testing of the magnetic field integral equation with RWG basis functions in method of moments // IEEE Trans, on Ant. and Prop.-2001.-V. 49.-№ 11.-P. 1150- 1553.

216. Robin M. Use spreadsheets to optimize matching networks // Microwaves and RF. 1996. - № 9. - P. 77 - 78, 80.

217. Rodriguez J.L., Garcia-Tunon I., Taboada J.M., Basteiro F.O. Broadband HF antenna matching network design using a real-coded genetic algorithm // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2007. - V. 55. - № 3. - P. 611 - 618.

218. Wang G. Application of wavelets on the interval to the analysis of thin-wire antennas and scatterers // IEEE Trans, on Ant. and Prop. — 1997. V. 45. — № 5. -P. 885 -893.

219. Whatley R.B., Zhen Zhou, Melde K.L. Reconfigurable RF impedance tuner for match control in broadband wireless devices // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2006. - V. 54. - № 2. - P. 470 - 478.

220. Wheeler H.A. Radio wave propagation in the earth's Crust // J. Res. NBS. 1961. — V. 65D.-P. 189-191.

221. Yarovoy A.G., Vazouras C.N., Fikioris J.G., Ligthart L.P. Numerical simulations of the scattered field near a statistically rough air-ground interface // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2004. - V. 52. - № 3. - P. 780 - 789.

222. Zhou H., Hua G., An accurate approach for the calculation of MoM matrix elements // IEEE Trans, on Ant. and Prop. 2006. - V. 54. - № 4. - P. 1185 -1191.

223. Zurk L.M. Experimental observation and statistics of multipath from terrain with application to overland height finding // IEEE Trans, on Ant. and Prop. -1999.-V. 47.-№ l.-P. 121 131.

224. Трофимов А.П. Расчет тока, наведенного в земле элементарным вибратором, методом интегрального уравнения // Вестник СОНИИР. 2005. - № 3 (9).-С. 74-77.

225. Трофимов А.П. Расчет поля элементарного горизонтального вибратора над поверхностью земли с использованием метода интегральных уравнений // Вестник СОНИИР. 2005. - № 4 (10). - С. 91 - 95.

226. Трофимов А.П. Расчет диаграмм направленности быстроразворачи-ваемых антенн СЧ и ВЧ диапазонов методом интегрального уравнения // Вестник СОНИИР. 2006. - № 1 (11). - С. 87 - 90.

227. Васин А.В., Кольчугин Ю.И., Трофимов А.П. Электродинамический анализ приземного вибратора с использованием сетчатого моделирования поверхности земли // Вестник СОНИИР. 2006. - № 2 (12). - С. 23 - 26.

228. Трофимов А.П. Особенности оптимизации приземных кольцевых антенных решеток, работающих земной волной // Антенны. 2006. - № 10 (113). -С. 21-25.

229. Бузов A.JL, Бузова М.А., Васин А.В., Гончарук О.Б., Кольчугин Ю.И., Трофимов А.П., Юдин В.В. Разработка и реализация защищенных антен-но-фидерных устройств постоянной готовности диапазона ВЧ // Вестник СОНИИР. 2006. - № 4 (14). - С. 50 - 55.

230. Трофимов А.П. Аспекты проектирования малогабаритных ДКМВ антенн, рассчитанных на работу на коротких и протяженных трассах // Вестник СОНИИР. 2007. - № 2 (16). - С. 84 - 88.

231. Трофимов А.П. Алгоритмизация процессов автоматической настройки приземных антенн ДКМВ диапазона // Вестник СОНИИР. 2007. - № 3 (17). -С. 87-93.

232. Бузова М.А., Трофимов А.П. Границы применимости формул Френеля в задачах антенной электродинамики // Антенны. 2007. - № 10 (125). — С. 9-12.

233. Казанский JI.C., Минкин М.А., Трофимов А.П. Подстройка высокодобротных малогабаритных ДКМВ антенн в симметричных фидерах // Вестник СОНИИР. 2007. -№ 4 (18). -С. 64-66.

234. Минкин М.А., Трофимов А.П. Реализация коммутируемых согласующих устройств ДКМВ диапазона на основе полузвеньев и звеньев лестничных фильтров // Вестник СОНИИР. 2007. - № 4 (18). - С. 84 - 88.

235. Трофимов А.П. Малогабаритная вибраторная антенна ДКМВ с переключаемым видом поляризации // XIV международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 15-17 апреля 2008 г.). Воронеж, 2008. - С. 506 - 510.

236. Казанский JI.C., Трофимов А.П. Определение длин недоступных антенных фидеров на основе спектрального анализа входных характеристик // Радиотехника (Журнал в журнале). 2008. - № 3. - С. 80 - 84.

237. Трофимов А.П. Построение алгоритмов автоматической настройки антенных согласующих устройств ДКМВ диапазона с учетом взаимного влияния элементов их эквивалентных схем // Вестник СОНИИР. 2008. — № 3 (21). -С. 90-93.