автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Наземный контроль характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов

На правах рукописи

Нечаев Евгений Евгеньевич

НАЗЕМНЫЙ КОНТРОЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛЁТОВ

Специальность 05.22.14 - Эксплуатация воздушного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА-2004

Диссертационная работа выполнена в Московском государственном техническом университете гражданской авиации

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор Криницин В.В., доктор технических наук профессор Логвин А.И.

Официальные оппоненты:

Демидов Ю. М., профессор, доктор технических наук; Каплун В. А., профессор, доктор технических наук; Рубцов В. Д., профессор, доктор технических наук.

Ведущая организация: Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации

Зашита состоится «_»_2004г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д.223.011.01 Московского государственного технического университета гражданской авиации по адресу: 125993, г. Москва, А-493, Кронштадтский бульвар, 20.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ГА.

Автореферат разослан «_»_2004г.

Заверенный отзыв просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

3 ^ ¿6 ¥

23023

Общая характеристика работы Актуальность работы

За последнее пятилетие при организации технической эксплуатации авиационной техники, включающей в себя эксплуатацию средств радиотехнического обеспечения полетов (РТОП) и связи, учитывают как структурную реорганизацию службы эксплуатации радиотехнического обеспечения полётов (ЭРТОС), объединившейся со службой управления воздушным движением (УВД) для решения задач организации воздушного движения (ОрВД) над территорией России, так и обязательную сертификацию авиационной техники.

Структура воздушного пространства Российской Федерации включает в себя 542 воздушные трассы, в том числе 295 международных. Их общая протяжённость составляет 394 тыс. км. По воздушным трассам России выполняется около 590 тыс. полётов воздушных судов (ВС). В этих условиях, когда в объёме перевозок магистральными видами транспорта на долю воздушного транспорта в России приходится более трети всего пассажирооборота и существенная часть грузоперевозок, особую актуальность приобретает проблема обеспечения безопасности полётов (БП). Решение этой проблемы представляет собой такое положение авиационно-транспортной системы (АТС), при котором опасность возникновения катастрофических ситуаций сведена к требуемому минимуму. Обеспечение безопасность полетов включает в себя ряд системных мероприятий, характеризуемых обобщёнными показателями качества:

- строгую регламентацию проектирования, постройки, испытаний и сертификации ВС, двигателей и оборудования (Кпи);

- полный перечень технических требований и нормативов к характеристикам ВС; его элементам, системам, агрегатам и оборудованию (Ктг);

- систему технической эксплуатации с приложением регламентирующей документации для каждого типа ВС и парка ВС в целом с включением перечня обязательных правил по их подготовке и обслуживанию (Ктэ);

- технические требования и нормативы к аэропортам, аэродромам и воздушным трассам и к их оборудованию (КАЭ);

- правила, устанавливающие организацию УВД и сертификацию радиоэлектронного оборудования систем УВД (Кувд);

- организационную схему и порядок работы службы метеообеспечения полетов (КМЕТ);

- систему организационных мероприятий, обеспечивающих безопасную летную эксплуатацию авиационной техники (Клэ);

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С Петербург

1 О» якг/««^

- систему расследования авиационных происшествий и разработку мероприятий по их предотвращению (КР);

- систему обобщения опыта эксплуатации ВС и других элементов АТС (Коэ);

- систему контроля обеспечения БП (Кко)-

Приведенные выше коэффициенты Кпи. Ктг, Ктэ, Ко. Кувд, Кщет, Клэ, Кр, Коэ,

К(со можно рассматривать как интегральные (обобщённые) показатели качества соответствующих систем, обеспечивающих БП. Используя их, можно представить результирующий показатель БП в виде функции

Кбп =/(КПИ> КТТ, Ктэ, КО, Кувд, Кмп-, Клэ, Кр, Коэ, Кко-)- О)

Как следует из (1), одним из факторов, влияющих на безопасность полетов, является качество системы УВД, определяемое коэффициентом Кувд, который может быть определен, как функционал от информационных параметров системы.

Система УВД, как известно, является сложной системой, центральным звеном которой является диспетчер УВД, и в которую входит большой комплекс технических средств. Основными источниками информации такой системы служат первичные и вторичные радиолокаторы, автоматические радиопеленгаторы, радиотехнические системы дальней и ближней навигации, средства связи и другое радиотехническое оборудование. Службами ЭРТОС и УВД эксплуатируется более 540 средств радиолокации, 1260 средств радионавигации, около 5000 комплектов аппаратуры радиосвязи, документирования и автоматических телефонных станций, 185 радиотехнических систем посадки. Интегральный показатель качества системы УВД (Кувд) может быть определен из соотношения

(2)

где - число авиационных происшествий, вследствие недостатков в работе

системы УВД для одного ВС за время полета, - общее число авиационных происшествий с ВС за время полета по всем другим причинам.

Анализ состояния БП за 1996...2002 г.г. позволяет сделать следующий вывод в части недостатков работы системы УВД: наиболее распространенными из них является нарушение правил эшелонирования.

Вполне очевидно, что повышение точности определения местоположения ВС позволит уменьшить как ошибки, связанные с обеспечением норм эшелонирования, так и ошибки диспетчеров. Требования ИКАО к допустимым среднеквадратическим ошибкам определения навигационных параметров достаточно высоки. Так, например, на уровне двух среднеквадратических ошибок (СКО), что соответствует доверитель-

ной вероятности 0,95, точность определения местоположения ВС при заходе на посадку до высоты менее 30 м по 3 категории ИКАО составляет по боковому отклонению 6 м, а по вертикали - 0,4...0,6 м.

Потенциальная точность определения местоположения ВС определяется параметрами радиотехнических средств, входящих в систему УВД. Прежде всего, речь идет об энергетическом потенциале используемых систем и о диаграммах направленности (ДН) их антенн. Действительно, среднеквадратическая ошибка измерения угловых координат ВС прямо пропорциональна ширине диаграммы направленности антенны (ДНА) и обратно пропорциональна отношению сигнал/шум на выходе идеального измерителя, а погрешность измерения дальности обратно пропорциональна отношению сигнал/шум и эффективной ширине спектра сигнала.

В связи с вышесказанным можно считать, что электротехнические характеристики антенны, как одного из главных звеньев любой радиотехнической системы, осуществляющей прием (передачу) информационного сигнала, будут в значительной степени влиять на базовые показатели радиотехнических средств УВД, включая, например, такие из них как: энергетический потенциал (дальность действия, точность), пропускная способность, функциональная гибкость (адаптивность, электромагнитная совместимость), и в итоге на Кувд, т.е. на коэффициент КБП- Поэтому естественно, что к средствам контроля и проверки антенных систем предъявляются требования высокой достоверности, полноты, точности и доступной стоимости измерений, и одним из основных мероприятий при технической эксплуатации средств РТОП и авиационного радиооборудования является контроль их технического состояния.

В настоящее время в гражданской авиации (ГА) в соответствии с нормативными документами основным методом проверки и контроля функционирования, как антенной системы, так и всего радиотехнического комплекса УВД является метод облетов. Летные проверки должны проводиться с целью наиболее полного подтверждения соответствия параметров радиотехнических средств требованиям действующих норм годности при вводе их в эксплуатацию, а также после замены или модернизации антенной системы, что лишний раз подчеркивает значение антенн как ключевого органа радиотехнического комплекса.

Для проведения летных проверок наземного радиооборудования в России используют самолеты-лаборатории, оборудованные специальной бортовой измерительной аппаратурой. Впервые в нашей стране специальная аппаратура лётного контроля появилась в 70-х годах. К ней, прежде всего, относится бортовой измерительный комплекс ЛИК-2. В последующие годы была разработана аппаратура лётного контро-

ля АЛК-70 и автоматизированная система лётного контроля АСЛК-75. Если говорить о перспективах развития АСЛК, то можно отмстить, что более новой лабораторией будет АСЛК-С-80. При этом стоимость оборудования, его установка на самолёт, испытания и ввод в эксплуатацию составят не менее 800 тыс. долларов США для одной лаборатории.

Кроме финансовых имеются и другие проблемы, связанные с летными проверками. Например, в случае проверки наземных радиотехнических средств существует «помеховое окружение», определяемое природным ландшафтом, который может оказывать существенное влияние и при испытаниях бортовой аппаратуры, вследствие многолучевого распространения радиоволн и отражения сигнала.

Наряду с прямыми методами измерений, к которым относится метод облетов, применяют и косвенные методы, позволяющие искусственно имитировать эффект «свободного пространства» без привлечения к измерениям дорогостоящих самолетов-лабораторий.

Для эксплуатируемого радиоэлектронного оборудования магистральных самолётов Ту-134, Ту-154, ИЛ-62М объём технического обслуживания (ТО) по состоянию с периодическим контролем параметров на самолёте составляет 20%, остальная часть ТО производится в лабораториях авиационно-технической базы (АТБ). При этом эта часть работ связана со съёмом радиооборудования с самолётов, что не способствует повышению надёжности его работы. Существующие наземные передвижные аэродромные лаборатории ПАЛ-5, СПЛ-154, относящиеся к специальным средствам измерений в ГА России, не решают задачу автоматического измерения характеристик ихтучения средств РТОП и авиационного радиооборудования. ПАЛ-5 предназначена для контроля основных выходных параметров курсоглиссадных радиомаяков, а СПЛ-154 при помощи выносных антенн осуществляет проверку каналов курса и глиссады самолётов Ту-154 и Ил-62М.

Таким образом, возникает актуальная научная проблема: обеспечить измерения характеристик излучения средств РТОП и авиационного радиооборудования с необходимой точностью в наземных условиях при сохранении требований к БП на заданном уровне.

Цель и задачи исследования. Целью работы является обеспечение требуемого уровня достоверности контроля характеристик излучения средств РТОП и авиационного радиооборудования на основе измерения диаграмм направленности антенн в наземных условиях при сохранении заданных требований к БП. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• исследованы тенденции развития лётных проверок в России, оценена эффективность, как метода облётов, так и альтернативного варианта наземных измерений;

• рассмотрена методология различных способов измерений, учитывающая влияние искажающих факторов на их точность;

• проанализирована область современной метрологии, относящаяся к косвенным методам измерений;

• для задач ТО средств РТОП и авиационного радиооборудования предложен реконструктивный метод измерений. Проведена алгоритмизация процесса измерений с использованием процедур дискретного преобразования Фурье;

• для технического контроля наземных и авиационных радиотехнических средств исследован способ коррекции результатов измерений, учитывающий влияние искажающих факторов окружающей обстановки;

• исследован метод контроля амплитудно-фазового распределения токов в рас-крыве антенны курсового радиомаяка системы посадки СП-90;

• реализован реконструктивный метод определения характеристик излучения авиационных радиотехнических систем в автоматизированном измерительном стенде и разработано программное обеспечение процесса измерений.

Методы исследования. При решении перечисленных задач в работе были использованы прикладные методы теории электромагнитного поля, теории линейной алгебры и матричного исчисления, методы математического моделирования и системного анализа, а также экспериментальные исследования авиационного радиооборудования воздушных судов.

Научная новизна работы. Научная новизна работы состоит в том, что в ней проведён системный анализ и классификация методов измерений и контроляхаракте-ристик излучения радиотехнических систем с учётом влияния искажающих факторов для задач ТО по состоянию. Предложены реконструктивный метод измерений и устройства для его реализации, позволяющие повысить точность измерений путём априорного учёта искажающих факторов окружающей среды. Возможность реализации предложенного метода измерений подтверждена экспериментально.

На способы измерений и реализующие их устройства получено 16 авторских свидетельств СССР и 2 патента Российской Федерации.

В диссертации получены следующие основные научные результаты:

• проведена классификация методов измерения характеристик излучения радиотехнических систем с учётом влияния искажающих факторов на точность измерений;

• предложен реконструктивный метод измерений и дана оценка его точности;

• предложен способ учёта влияния искажающих факторов окружающей среды на точность измерений характеристик излучения;

• разработан метод контроля амплитудно-фазового распределения токов в рас-крыве антенн средств РТОП;

• проведена экспериментальная проверка реконструктивного метода измерений, разработан пакет прикладных программ обработки результатов измерений и контроля.

На защиту выносятся:

1. Рекомендации по выбору метода измерения характеристик излучения радиотехнических систем в наземных условиях при сохранении требований по БП.

2. Реконструктивный метод измерений, учитывающий влияние искажающих факторов окружающей среды при ТО средств РТОП.

3. Метод контроля амплитудно-фазового распределения токов антенн радиотехнических систем.

4. Автоматизированный измерительный стенд для определения характеристик излучения радиотехнических систем и его программное обеспечение.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в ней результаты позволяют:

• уменьшить объём лётных проверок средств радиотехнического обеспечения полётов;

• обеспечить требуемый уровень БП при заданной точности контроля характеристик излучения радиооборудования, проводимого в наземных условиях;

• расширить функциональные возможности передвижных аэродромных лабораторий, используя их для измерения внешних характеристик излучения как бортовых, так и наземных радиосистем;

• автоматизировать наземные измерения характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов.

Внедрение результатов. Основные результаты диссертационной работы внедрены в МГТУГА, Рыльском авиационно-техническом колледже ГА, ГосНИИ ГА,

ГосНИИ "Аэронавигация" и ОАО КБ "Лира", что подтверждено соответствующими актами.

Достоверность результатов основана на корректном использовании методов математического моделирования на ПЭВМ и на экспериментальных результатах, полученных в ходе исследований на автоматизированном стенде.

Апробация результатов. Результаты выполненных исследований докладывались на: 3-ей и 4-ой Всесоюзных конференциях по антенным измерениям в 1984 и 1987г.г. во ВНИИРИ (г. Ереван); Всесоюзных научно-технических конференциях «ФАР-90» , «ФАР-92» в 1990г. и в 1992г. в КАИ (г. Казань); 7-ой Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» в 2001г. в ВГУ (г. Воронеж); Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на рубеже веков» в 2001г. в МГТУГА (г. Москва); 56-й Научной сессии НТОРЭС им. А.С Попова, посвященной Дню радио, в 2001г. (г. Москва); 11-й Международной конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» в 2001г. (г. Севастополь); Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» в 2003 г. в МГТУГА (г. Москва); 5-ой Международной научно-технической конференции «Авиа-2003» в 2003 г. в НАУ (г. Киев); научно-технических семинарах в МГТУГА по НИР, выполненным по гранту Учёного совета МГТУГА в 2000...2001г.г., а также на ежегодных научно-технических семинарах кафедры радиотехнических устройств в МГТУГА в 1999-2003г.г.

Публикация результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в монографии и в 18 научно-технических статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, шести глав. Заключения, списка использованных источников и пяти Приложений. Основная часть диссертации содержит 263 страницы текста, 114 рисунков, 9 таблиц и библиографию из 183 наименований. Общий объем работы 315 страниц.

Содержание работы

Во Введении дается постановка задачи и обосновывается актуальность темы, формулируются цель и задачи исследований. Излагается структура диссертации.

В первой главе диссертационной работы рассматривается выбор способа измерения характеристик излучения радиотехнических систем с позиций их эффективности и качества.

Существующие программы и методики летных проверок средств РТОП и авиационной электросвязи позволяют сделать выводы, что натурные летные испытания

отличаются высокой стоимостью и требуют привлечения дополнительных технических средств сторонних организаций (т.е. аттестованных самолетов-лабораторий). Косвенные методы измерений, проводящиеся на земле, позволяют при меньших затратах производить не уступающие по точности измерения при сохранении заданного уровня БП. Эти методы требуют учета, как качества метрологического оборудования, так и условий проведения измерений (имеется в виду влияние окружающей обстановки). Косвенные методы измерений предполагают измерения характеристик излучения в ближней зоне и восстановление реальных внешних характеристик излучающих систем в дальней зоне. В соответствии с этим возможен частичный либо полный отказ от планируемых при ТО летных проверок, так как требуемые параметры радиотехнических устройств могут быть определены на основе измерений, проведенных на земле, что существенно снижает стоимость контроля радиоаппаратуры.

Было бы не совсем корректно говорить о высокой стоимости летных проверок по сравнению с косвенными методами измерений, не используя каких-либо критериев. Воспользуемся таким понятием как качество при сравнении косвенных (наземных) и летных измерений.

Проблеме качества в ГА России в последние годы уделяется большое внимание в связи с процедурами сертификации и лицензирования. Стандарт ГОСТ Р ИСО 9000 определяет качество как степень соответствия присущих характеристик требованиям. Применительно к метрологической проблеме можно оценить качество как степень соответствия функциональных характеристик измерительных средств, предъявляемым к ним требованиям. В связи с чем встаёт вопрос о показателях качества измерений, определяющих количественную сторону этого процесса. В общем виде наиболее подходящим для оценки качества можно считать обобщённый (интегральный) показатель, определяемый так

где: П - потребительская стоимость (выигрыш в точности измерений), определяемая эффектом применения; - затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию измерительного комплекса.

Принятие решения о качестве излучающих радиосистем представляет собой выбор измерений, обеспечивающих определённую точность при двух условиях: вариант проведения лётных испытаний (метод облётов) и косвенный (наземный) метод измерений.

В диссертационной работе для выбора решения использован минимаксный критерий и обосновано его применение, показана эффективность решения, связанного с применением наземного метода контроля.

Помимо функциональных характеристик радиотехнической системы, оцениваемых через их качество, система имеет и информационное описание, определяющее её эффективность. Действительно, полагая, что первичный радиолокатор выполняет функцию обнаружения целей, зависящую от п процессов р|, Р:,... Рп , эффективность осуществления которой можно представить в виде функционала

В свою очередь считаем, что процессы {Б;} обнаруживаются на выходе радиосистемы и определяются её информационными параметрами одним из которых может быть, например, точность определения угловых координат цели. При этом эффективность можно представить в виде следующего функционала

э-тафм-э^}. (5)

который не противоречит определению эффективности, приведенном в ГОСТ Р ИСО 9000-2001, в виде связи между достигнутым результатом и используемыми ресурсами.

В диссертационной работе оценена зависимость эффективности радиотехнической системы от вложенных на её модернизацию средств.

Качественный график зависимости эффективности в виде монотонной вогнутой функции приведён на рис. 1, где приведен и график монотонно выпуклой функции качества. При увеличении затрат на модернизацию радиотехнической системы, например, связанных с повышением её точности, происходит дополнительное увеличение степени использования информационных параметров и рост эффективности, значение которой стремиться к эффективности идеального измерителя. В свою очередь, используя кривые рис.1, можно оценить целесообразность повышения качества измерений, ограничивающим фактором для которых являются сертификационные требования ГА, например, на первичный радиолокатор.

Проведённое сравнение лётных и наземных методов измерений по интегральному показателю качества показывает, что увеличение точности наземных измерений при снижении затрат на них делает их применение более предпочтительным по отношению к лётным проверкам, точность которых ограничена (например, ошибками, связанными с отклонениями самолёта-лаборатории от заданной траектории полёта), а стоимость измерений высока. Снижение затрат не приводить к уменьшению эффективности системы, которое повлияло бы на БП, т.е. требования по безопасности полётов сохраняются.

Во второй главе диссертационной работы на основе сформулированных задач анализируются основные методы измерения характеристик излучения радиотехнических систем обеспечения полётов с учетом искажающих факторов, и прослеживается их влияние на показатели БП.

Реконструктивные измерения основаны на восстановлении истинных характеристик излучения радиосистемы по результатам реальных её испытаний с учётом априорно известных искажающих факторов. В той или иной степени во всех методах измерений, связанных с обработкой сигнала, присутствует информация о мешающих сигналах измерительного полигона.

Изложенный во второй главе обзорно-аналитический материал резюмирован рис. 2, где одним из направлений измерений выделены реконструктивные измерения, которым уделено основное внимание в диссертационной работе.

Основным выводом второй главы является то, что наряду с применяемыми при технической эксплуатации прямыми методами измерений (в частности, лётными проверками при ТО средств РТОП) перспективным направлением следует считать реконструктивные измерения. Направление развития этих методов ТО связано с разработкой эффективных вычислительных алгоритмов восстановления характеристик излучения при применении для измерений линейных и дуговых коллиматорных зондов.

В третьей главе диссертационной работы рассматривается предложенный автором ортопроекционный метод применительно к измерению характеристик излучения радиосистем при периодическом ТО в наземных условиях. Можно отметить, что вычислительные (реконструктивные) методы восстановления характеристик излучения антенн радиосистем по результатам измерения их ближних электромагнитных полей основываются на использовании различных алгоритмов, которые существенно зависят от способа регистрации электромагнитного поля. При этом учитывается тип измерительного зонда (точечный, протяженный) и геометрия поверхности зондирования (плоская, цилиндрическая, сферическая).

Ортопроекционный алгоритм реконструкции основан на разложении характеристики излучения антенны (её ДН) испытуемой радиосистемы по ДН измерительного зонда и для случая МНОГОЗОНДОБОЙ регистрации электромагнитного поля с помощью системы измерительных зондов может быть представлен в следующем виде

(6)

где ]'- восстановленная ДН, к - волновой в е - волновое

число), - матрица-строка регистрируемых значений напряжений на вы-

ходах измерительных зондов, отнесённых к току антенны - обратная

матрица к нормированной матрице активных составляющих взаимных сопротивлений зондов, [.Р/ ]- матрица из комплексно-сопряженных ДН зондов в отсчетных позициях на поверхности измерения, Яе[-] - действительная часть, * - символ сопряжения, точка над буквами означает комплексную величину.

В представленном виде алгоритм (6) требует априорного определения матрицы , ранг которой велик вследствие малого интервала дискретизации поверхности измерения, который обычно выбирается равным половине рабочей длины волны. В связи с этим целесообразно совместить сканирование и многозондовую регистрацию при использовании коллиматорного зонда, как линейного, так и дугового,- представляющих собою одномерные антенные решетки.

Применение линейных коллиматорных зондов имеет следующие достоинства: предельно упрощена и ускорена процедура регистрации ближнего поля (необходим

Вибрационные

Рис.2

лишь одноразовый обход излучающей радиосистемы коллиматорным зондом; результат восстановления представим в удобном виде - плоскости сечения ДНА). В случае кругового сканирования коллиматорного зонда возникает циркулянтная симметрия матричных сомножителей в алгоритме (6), что упрощает его структуру и позволяет использовать матрицы прямого и обратного дискретного преобразования Фурье, приводящие (6)к виду

<£<«/2,*) ]-йв<й,/'Л IДПФ Мдл<г>]-', (7)

где - матрица прямого дискретного преобразова-

ния Фурье - диагональная матрица ( - собст-

венные значения матрицы [Яег.]); &}=\дПФ\р,{х1Х<р)))- собственные значения матрицы матрица обратного дискретного

преобразования Фурье, М- число отсчётов по координате <р, j - мнимая единица.

Эффективность ортопроекшюнного алгоритма была продемонстрирована численным моделированием простейшего варианта,' имеющего место в случае использования линейного зонда в виде равномерно возбужденной синфазной решетки из полуволновых вибраторов. В качестве испытуемой антенны был также выбран полуволно-вый вибратор, устанавливаемый эксцентрично на различных удалениях относительно начала координат. Ортопроекционный алгоритм сопоставлялся с такими известными способами восстановления ДН как: метод Гюйгенса-Кирхгофа в приближении точечного зон,да Ьг, метод восстановления ДН без матрицы Грама Ьс, метод восстановления ДН без коррекции измеренных значений . Эффективность рассмотренных алгоритмов оценивалась по величине СКО восстановления ДН, представленной на рис. За, б для случаев М=(А и А^=!256, соответственно. В первом

случае

(рис. За) радиус сканирования был равен:2,6Х, а во втором (рис. 36) - №. Кривые 1,2,3 и 4 соответствуют использованию алгоритмов 1.р, 1<о и Ьок Как видно,

все алгоритмы обнаруживают естественную тенденцию снижать точность реконструкции при увеличении смещения испытуемого излучателя от центра, тем не менее, ортопро-екционный алгоритм обладает несомненным выигрышем в точности восстановления ДН. При этом также существенно меньше и абсолютная ошибка, составляющая для случаяЛ/=256 0,68%.

В отличие от линейного коллиматорного зонда дуговой (или У-образный) зонд в процессе кругового сканирования полностью перехватывает излучение в полном телесном угле, что устраняет методические ошибки измерения.

В третьей главе проведен анализ эффективности такого зонда при помощи численного моделирования рассмотренной выше задачи.

Рис.3

На рис. 4 представлены СКО восстановления ДН полуволнового вибратора по алгоритмам Ьок (кривая 1) и Lo (кривая 2) для случая М=64. Для сравнения здесь же приведены оценочные значения СКО восстановления ДН с помощью линейного кол-лиматорного зонда размера ДX = тсЯо (кривая 3) и 20Яо (кривая 4), г - радиус сканирования измерительного зонда. В третьей главе также показано, что абсолютные ошибки восстановления ДН не превосходят величины 1,3%.

Таким образом, основным результатом третьей главы является то, что процесс восстановления характеристик излучения ортопроекционным методом измерений характеризуется минимально возможной среднеквадратичной ошибкой по сравнению с традиционными методами.

>1 Ш 151

Рис.4

В случае симметрии поверхности сканирования ортопроекционный алгоритм сводится к процедурам дискретного преобразования Фурье, что упрощает построение устройств обработки результатов измерения, увеличивая их быстродействие.

В четвёртой главе диссертационной работы рассмотрена проблема восстановления (реконструкции) характеристик излучения с учетом искажающих факторов окружающего средство РТОП оборудования по результатам измерения ближнего поля

антенны радиосистемы при её периодическом ТО, Как и в случае измерений в условиях свободного пространства задача реконструктивных измерений решена путем её формализации в виде интегрального уравнения и обращения последнего с помощью цифровых вычислительных средств в предположении линейного характера искажения электромагнитного поля окружающей обстановкой.

Один из возможных реконструктивных алгоритмов реализует метод априорного радиозондирования, использующий систему измерительных зондов, регистрирующих излученное поле в произвольной эховой обстановке. Полагаем, что результат регистрации на входе измерительного зонда описывается суперпозицией напряжений в виде матрицы строки

<и,] = <й, ]+(й„ ], (8)

где ] и (йп ]■• парциальные напряжения, наведённые распределениями объёмных токов в антенне радиосистемы и на рассеивающих предметах измерительного полигона, определяемые из выражений

где ('] ] - нормированные токи на входах измерительных зондов; вспомогательный комплексно-сопряжённый вектор из собственных объёмных токов в зондах; ^ - векторные ДН измерительных зондов; О - функция Грина свободного пространства; г- размерные коэффициенты, характеризующие измерительные зонды с векторными ДН - корректирующая матрица, учитывающая эффекты взаимо-

влияния зондов; со — круговая частота сигнала антенны; ¡¡о - магнитная постоянная; - реакция полигона на токи в зондах, представленные вспомогательными векторами - нормированные матрицы взаимных сопротивлений зондов без учёта влияния полигона и с учётом этого влияния; - трёхмерное скалярное произведение вектор-функций.

Исключая токи ('>1^ 1 системы уравнений (9) получаем следующее выражение

Л I (10)

определяющее алгоритм коррекции искажённых неидеальным полигоном напряжений ("Л на входах измерительных зондов результатами предварительного зондиро-

вания [гЯ(7] и [¿л]. При этом ортопроекционный алгоритм (6) сводится к следующему

<>,(*) ]-Ке<й,/'Л ]. (И)

При круговом сканировании линейным измерительным коллиматорным зондом алгоритм (11) реализуется в виде

Фл(тг1г<р) ]=Яе<и3/«,] \ДПФ КлЦдЯФ]-'. (12)

где {Л} - диагональная матрица, равная \дПФ \рл(л!2,<р) ; и

^п} - собственные значения матриц [г„] и [¿.ц], соответственно.

Алгоритм реконструкции (12) моделировался численно в слабоэховых условиях цилиндрической измерительной камеры, обеспечивающей циркулянтность алгоритма.

Численное решение задачи основывалось на приближении Борна применительно к слабо-возмущающим рассеивающим средам. Эффективность алгоритма демонстрируется СКО восстановления ДН полуволнового ленточного вибратора, удалённого от центра камеры на Рис. 5.

расстояние рА. На рис. 5 СКО в идеальной измерительной камере с относительными диэлектрической е и магнитной ц проницаемостями, соответственно равными £ = 1 и ц = 1, и проводимостью <а = 0 представлены кривой 1. Для неидеальных камер с параметрами с "1,01; ц = 1; а =• 0 кривые 2 и 3 соответствуют радиопоглощающему материалу толщины соответственно. При этом без эхо-коррекции соответствующие ошибки восстановления ДН будут больше (кривые 4 и 5). Предложенный реконструктивный алгоритм (12) требует априорного радиозондирования измерительного полигона, что достаточно трудоёмко. Возможным путём повышения оперативности измерений является применение метода тестовой антенны, включающего в себя также два этапа измерений при технической эксплуатации радиосистемы: - предварительную калибровку измерительной установки и определение корректирующего алгоритма реконструкции;

- собственно амплифазометрию ближнего электромагнитного поля и восстановление характеристик излучения по наиденному ранее алгоритму реконструкции.

В отличие от метода априорного радиозондирования в присутствии радиосистемы с обесточенной, нагруженной на согласованную нагрузку антенной, метод тестовой антенны предполагает замещение последней на этапе калибровки вспомогательной антенной с известными характеристиками. Достоинством этого метода является простота его осуществления, однако точность метода непосредственно зависит от тестовой антенны. Точные измерения возможны только в том случае, когда в качестве тестовой антенны используется штатная антенна испытуемой радиосистемы, что осуществимо для проверки и контроля радиосистем одного типа.

В четвертой главе также рассмотрена проблема уменьшения уровня отражений в системе "антенна радиосистемы - зонд - измерительный полигон". В качестве первого приближения решена задача учёта отражений между антенной радиосистемы и измерительным зондом. Получен предполагающий скалярные вычисления алгоритм коррекции измеренных напряжений на входе зонда в виде

•»„-«Л-М+^М^Г«)]1}. (13)

где Бл31 - коэффициент передачи по напряжению между зондом и антенной радиосистемы при наличии отражений между ними; Г„ - коэффициент отражения от нагрузки (измерительного приёмника) зонда; Гм - коэффициент отражения от входа антенны испытуемой радиосистемы, определяемый не только качеством ее согласования, но и эхоусловиями процесса измерений, в частности, реакцией измерительного зонда.

Величина в фигурных скобках выражения (13) и является корректирующим множителем, определяемым для каждого отсчётного положения зонда путём измерения что может быть осуществимо, например, амплифазометром, при этом величина Гн измеряется при ТО только однократно.

Таким образом, постановка задачи реконструктивных измерений характеристик излучения в виде линейного интегро-тензорного представления даёт точное решение в виде обратимого корректирующего оператора, применение которого на практике ограничено. Предложенный алгоритм коррекции искажённых значений ближнего поля антенны радиосистемы дополняет алгоритм восстановления характеристик излучения, а учёт отражений на измерительном полигоне, в частности, отражений между

антенной и измерительным зондом, предполагает только скалярные вычисления при сохранении циркулянтной симметрии ортопроекционного метода измерений.

В пятой главе диссертационной работы рассмотрены вопросы, связанные с применением при ТО наземных средств РТОП реконструктивного метода измерений, формализованного в виде решения операторного уравнения 1-го рода, точным решением которого является

К=Л"(й,), (14)

где Рл - искомая векторная ДНА в реальных условиях эксплуатации радиосистемы; - обратный к линейный интегро-дифференциальный оператор, описывающий процесс амплифазометрической регистрации с учётом искажающих факторов.

Относительная погрешность восстановления ДН зависит как от относительной погрешности измеренных значений так и от числа обусловленности оператора Кроме того, норма погрешности реконструкции ДН зависит и от числа измерений, т.е. связана с числом М угловых позиций измерительного зонда. С одной стороны' при увеличении М погрешность самого реконструктивного алгоритма уменьшается, но с другой стороны растёт значение что снижает точность

восстановления характеристики излучения. В связи с этим проведён анализ влияния (condA ) на точность реконструктивного алгоритма (7), который в рамках обозначений (14) представим в виде

<А 1-<й, (15)

где Ь - оператор восстановления, заданный в матричной форме.

Оценка значения числа обусловленности (соМ Ь) произведена через собственные значения матрицы Ь , а само соМ Ь определяется как отношение наибольшего модуля к наименьшему из собственных значений матрицы Ь.

При достаточно плотном расположении отсчётных позиций на поверхности измерений за счёт неточечного характера зонда появляется погрешность измерения, связанная с регистрацией электромагнитного поля испытуемой радиосистемы в соседних угловых положениях зонда, что сглаживает реальное ближнее поле излучения радиосистемы. В связи с этим произведена оценка углового шага измерений при перемещении зонда и показано, что при "универсальном " шаге измерений Л/2 длина зонда в плоскости измерения также не должна превышать этой величины. Влияние

линейного размера зонда в плоскости измерений на точность восстановления ДН ленточного полуволнового вибратора проверялась численным моделированием реконструктивного алгоритма (15) для разного числа Мугловых отсчетов. Измерения производились на цилиндрической поверхности при радиусах сканирования зонда и 2.5А, что соответствует значениям М=8 16 и 32, соответственно. СКО восстановления характеристики излучения приведены на рис. 6, а на рис. 7 показаны значения еоМЬ. При этом собственные значения матрицы Грама и оператора Ь даны на рис. 8 и 9 для радиуса сканирования измерительного зонда, равного 2,5L Для такого радиуса оптимальным значением будет М=Ъ2, что обеспечивает СКО = -51,1дБ и еоМ Ь -24.1. Дальнейшее увеличение отсчётных положений зонда до М=64 приводит к росту значения еоМ Ь при сохранении СКО на уровне -50,1дБ, при этом возрастает и значение числа обусловленности матрицы Грама. Резюмируя сказанное, можно отметить, что при "универс&чьном" шаге измерения реконструктивный алгоритм обеспечивает точность восстановления характеристик излучения на уровне СКО - -50дБ при значении condL = 10... 100.

При амплифазометрических измерениях существует также проблема, связанная с погрешностями измерения, ограничивающими динамический диапазон восстановленных характеристик излучения. Выбор отношения сигнал/шум (С/Ш) на входе антенны радиосистемы и определяет диапазон её* восстановленных значений ДН. Проведённое численное моделирование при реконструкции ДН симметричного полуволнового ленточного вибратора в условиях аддитивного белого шума по алгоритму (15) позволило определить минимальное значение (С/Ш) мнн =11,9дБ, при котором вероятность принятия шума за излученный сигнал и вероятность пропуска сигнала (т.е. вероятности ошибок 1-го и 2-го рода) были равны значению 0,05. Реализация неоднородного белого шума моделировалась в виде последовательности комплексных значений случайной величины, действительная и мнимая части которой распределены по нормальному закону с нулевым средним и единичной дисперсией. СКО отклонения оценки дисперсии восстановленного шума приведены на рис. 10 для №=32 в зависимости от числа реализаций шума, изменяющегося в пределах от 10 до 105. СКО восстановленной ДН в зависимости от отношения С/Ш представлены на рис.11, из которого видно, что СКО

. Cond I

—[-1-1-1---- —?

'■! 1/1 1/ : I 1\ /1 : У У ✓

—СОГХ] LH Ом RyA»t,2| COndLnp* —- - conouno« ЙчЛэ061

га зо л

Рис. 6

Рис.7

Рис.8

I

: —Спевтр «атрмцыГрам^ ; —ь- Сп»*тБ9neD»T0píL ]

i .L-Нчг — А Л

0 1 2 3 4 9 S Ф

Рис.9

Рис. 10

Рис. 11

уменьшаются прямо пропорционально росту отношения С/Ш. При С/Ш = 50дБ СКО = -50,4дБ, что соизмеримо со случаем восстановления ДН в отсутствии шума, когда СКО = -50,1дБ. При восстановлении характеристик излучения на дисперсию шума непосредственно влияет как ДН измерительного зонда, так и число угловых отсчётов М, чрезмерное увеличение которых неоправданно.

Проблема точного восстановления характеристик излучения непосредственно связана с возможностями прецизионного измерения фазы СВЧ сигнала при амплифа-зометрии электромагнитного поля. Существующий прямой метод увеличения точности фазовых измерений, основанный на повышении точности измерительного оборудования, ограничен как погрешностью самих измерительных приборов, так и погрешностями установки зонда в отсчёгные положения на поверхности сканирования. В связи с этим в пятой главе диссертационной работы рассмотрен метод коррекции грубо измеренных значений фазы поля излучения. Метод предполагает дополнительное измерение амплитуд ближнего поля на поверхности сканирования отличной от первоначальной. Решение поставленной задачи сводится к минимизации функционала (16) путём подбора фазового распределения на поверхности измерений

(16)

где - матричные операторы восстановления для поверхностей измерений соответственно, - обратный оператор - амплитудное распределение-

поля на поверхности измерений

С использованием итерационной процедуры поиска минимума функционала методом сопряжённых направлений численно моделировалась следующая задача. Реконструировалась амплитудная и фазовая диаграммы направленности симметричного полуволнового вибратора при измерении только амплитуд его ближнего поля на двух соосных поверхностях кругового цилиндра, охватывающих вибратор. При выборе начального фазового распределения истинные значения фаз измеренного поля вибратора искажались случайным образом. Распределение случайных ошибок было подчинено нормальному закону с нулевым средним и среднеквадратичным отклонением а - 0,5. Результаты моделирования при числе координатных направленийЛ^^б приведены на рис. 12 и 13 (точные значения фаз и амплитуд отмечены "х"; грубые -"•"; скорректированные - "о"). СКО минимизации по алгоритму (16) в рассматриваемом случае составила -15,1дБ.

Ф ЯН

Рис. 12 Рис. 13

В пятой главе диссертационной работы рассмотрена процедура восстановления амплитудно-фазового распределения токов в раскрывс антенны курсового радиомаяка системы посадки СП-90 по результатам измерений поля в её ближней зоне. Контроль излучения при ТО осуществляется на земле с применением измерительной антенны (рис.14). Для реконструкции, как характеристик излучения, так и фазового распределения по излучателям антенны применялся ортопроекционный метод.

Рис. 14

Результаты моделирования приведены на рис. 15 и 16. На рис. 15 показаны зависимости СКО восстановления значений амплитуд токов (а) и их фаз (б), а также значение числа обусловленности (в) матричного оператора Ь в зависимости от расстояния до измерительной антенны (Я)

Полученные результаты свидетельствуют о высокой точности реконструктивного алгоритма при наземном контроле излучения радиосистем, выполняемом в рамках периодического ТО по состоянию.

■ — 1 1 1 1 1 / 1 1 / 1 1 >Г ----Г ...... - I " Г "I-1- 1— 1 ' * 1 X • 1 1 « Р1 1 ' • • » 1 1 1 • 1 1 » • 1 « » 1 1 1

.и""*^ 1 г _ ■ ■ Т^ 1 1 \ • 1 \ \ ,

— исходное распределение - « - рассчитажов распределение

0.5

7 в 9 10, 11 12 номер элемента антенной решбтки

, 11 1 ■ л \ ' / ,. .,----1 | , , у V I 1 у |-распределение фазы • | ! / • \ ! /

■ 1 » 1 / 1 \ • /

1 | 1 » 1 1/ ' 1 / ____ \ 1 ! 111 »11 !■) III ||||(|

-1 —

7 8 9 10 „ , номер элемента антенной реил

«Утки

12

- ДНА исходи

- в - ДНА восстаиовп

ю зга. зва

а в) го 60 за 12а 15а тер 21 □ 2-ча 27а зоо з^^

Рис. 16

В шестой главе рассматривается структура автоматизированного измерительного стенда, реализующего реконструктивный метод измерения с линейным коллима-торным зондом, и приведены результаты экспериментальных исследований по восстановлению характеристик излучения двух апертурных антенн.

В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция повышения требований к контролю характеристик излучения как авиационных, так и наземных радиосистем в процессе их эксплуатации. При этом растет трудоемкость и объем измерительной информации. Вследствие этого, автоматизированные измерительные комплексы должны иметь высокую степень точности и автоматизации. Созданный измерительный комплекс удовлетворяет перечисленным требованиям и позволяет расширить функциональные возможности передвижных измерительных лабораторий в части измерения внешних характеристик излучения радиотехнических систем обеспечения полетов, т.к. в стенде реализован оптимальный по точности в среднеквадратическом смысле метод измерения, использующий ортопроекционный алгоритм с линейным коллима-торным зондом.

Принцип работы разработанного измерительного стенда основан на регистрации электромагнитного поля излучающей радиосистемы с искусственным формированием опорной волны. При этом создание опорной волны осуществлялось двумя способами: по закрытому волноводному тракту и по радиоканалу.

Экспериментальная проверка стенда производилась при измерении излучения двух авиационных антенн сантиметрового диапазона длин волн. Одна из антенн представляет собою конический рупор вертолетного радиовысотомера, другая - зеркальную антенну РЛС «Гроза-15М». Измерения проводились с двумя типами сигналов: непрерывным квазимонохроматическим и импульсным. Схема измерения излучения зеркальной антенны приведена на рис. 17.

Применение ортопроекционного алгоритма к результатам измерений позволило подтвердить совпадение восстановленной и измеренной на открытом полигоне ДН испытуемых антенн, отличия по СКО составили -23,2...-25,7дБ.

Проведенные эксперименты показали, что возможность дальнейшего повышения точности измерений заключается в совершенствовании программ обработки результатов измерения, а предложенный пофрагментный метод записи результатов измерений позволяет визуализировать изменения сигналов контролируемых каналов при сканировании измерительного зонда (или испытуемой антенны). '

Рис. 17

В Приложениях к диссертации помещены выводы основных расчетных соотношений, описание программ обработки и визуализации данных и результатов измерений при использовании экспериментального стенда.

В Заключении говорится, что цель диссертационной работы достигнута, а проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Анализ методов измерения характеристик излучения радиотехнических систем, учитывающий влияние искажающих факторов на точность измерения, позволил определить способы устранения мешающих сигналов при проведении измерений, выполняемых в рамках периодических регламентных работ при ТО по состоянию.

2. Предложенный реконструктивный метод измерений контроля обладает наименьшей СКО восстановления характеристик излучения измеряемых радиосистем.

3. Реконструктивный метод позволяет учесть влияние искажающих факторов окружающей среды на результаты измерения характеристик излучения при технической эксплуатации радиотехнических средств обеспечения полётов.

4. Разработанный метод наземного контроля амплитудно-фазового распределения токов антенн по их излучению может быть использован при периодическом ТО по состоянию средств РТОП.

5. Разработанный автоматизированный измерительный стенд, пакет прикладных программ обработки результатов измерений для ТО авиационных радиосистем позволят усовершенствовать передвижные аэродромные лаборатории в плане расширения их функциональных возможностей для контроля характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полетов.

Публикации по теме диссертации

1. Воронин Е.Н., Нечаев ЕЕ., Шашенков В.Ф. Реконструктивные антенные измерения, М., Наука, Физматлит, 1995, 352с.

2. Воронин Е.Н., Нечаев Е.К Современные методы антенных измерений, Зарубежная радиоэлектроника, 1984, № I, с.26 - 42.

3. Воскресенский Д.И., Воронин Е.Н., Комаров В.М.. Нечаев ЕЕ. Измерение внешних характеристик антенн с учетом искажающих факторов (обзор), Известия вузов. Радиоэлектроника, 1984, № 2, с. 4 - 19.

4. Нечаев Е.Е, Воронин Е.Н. Реконструктивный метод измерения внешних параметров антенн, Изв. вузов, Радиоэлектроника, 1986, № 2, с. 29-36.

5. Воронин ЕН, Нечаев ЕЕ. Ортопроекционный метод антенных измерений, Радиотехника, 1987, № 2, с. 43 - 46.

6. Воронин ЕН., Нечаев ЕЕ. Антенные измерения дуговым коллиматорным зондом, Радиотехника, 1988, № 4, с. 68 - 70.

7. Воронин КН., Нечаев ЕЕ. Реконструктивные измерения антенн в слабоэховой обстановке, Изв. вузов, Радиоэлектроника, 1988, № 2, с. 62 - 64.

8. Нечаев ЕЕ К вопросу летных проверок средств радиотехнического обеспечения полётов и авиационной электросвязи, Научный вестник МГТУГА, № 39, серия Радиофизика и радиотехника, М, МГТУГА, 2001, с. 21-30.

9. Логвин А.И., Нечаев ЕЕ, Большаков Ю.П., Лысое В.А. Состояние и перспективы развития антенных систем РЛС средств УВД, Научный вестник МГТУГА, №51, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2002, с. 7-21.

10. Нечаев Е.Е., Будыкин ЮЛ. Об ошибках восстановления ДН антенны, обусловленных неточностью измерения ближнего поля на цилиндрической поверхности, Научный вестник МГТУГА, № 39, серия Радиофизика и радиотехника, М, МГТУГА, 2001, с. 16-20.

11. Нечаев ЕЕ, Будыкин Ю.А. О возможности применения ортопроекционного метода антенных измерений в передвижной аэродромной лаборатории, Научный вестник МГТУГА, № 51, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2002, с. 86-92.

12. Нечаев ЕЕ Влияние углового размера измерительного зонда на точность восстановления ДН антенны, Научный вестник МГТУГА, № 39, серия Радиофизика и радиотехника, М МГТУГА, 2001, с. 7-15.

13. Нечаев ЕЕ. Коррекция фазовых ошибок при использовании ортопроекционного метода для восстановления ДН антенны, Научный вестник МГТУГА, № 36, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2001, с. 42-48.

14. Нечаев Е.Е., Будыкин Ю.А. Антенный измерительный комплекс для передвижной аэродромной лаборатории, Научный вестник МГТУГА, № 54, серия Радиофизика и радиотехника, М МГТУГА, 2002, с. 115-120.

15. Будыкин Ю.А., Нечаев ЕЕ Организация сбора и обработки данных антенных измерений, Научный вестник МГТУГА, № 54, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2002, с. 121-125.

16. Будыкин Ю.А., Нечаев ЕЕ Интерфейс программы обработки массивов данных антенных измерений, Научный вестник МГТУГА, № 54, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2002, с. 126-131.

17. Нечаев ЕЕ. Рождественский КН. К вопросу наземного контроля токов антенны курсового радиомаяка системы посадки СП-90, Научный вестник МГТУГА, № 62, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2003, с. 100-107.

18. Нечаев ЕЕ, Качалкин М.В. Применение вибрации для наземного контроля излучения глиссадного радиомаяка СП-90, Научный вестник МГТУГА, К» 62, серия Радиофизика н радиотехника, М, МГТУГА, 2003, с.108-113.

19. Нечаев ЕЕ, Тулин А.И. Использование коммутационного метода измерений для наземного контроля излучения курсового радиомаяка, Научный вестник МГТУГА, № 62, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2003, с.114-118.

20. А.с. 1377770 (СССР). Измерительный зонд. ЕЕ Воронин, ЕЕ Нечаев. Опубл. в Б.И. 1998, №3.

21. АС. 1529145 (СССР). Коллиматорный зонд. Б.А. Актиин, ЕЕ Воронин, Г.А. Морозов, ЕЕ Нечаев, ЕК Ваяиахметов. Опубл. в Б.И. 1989, № 46.

22. Патент 2094812 (Россия). Устройство для измерения диаграмм направленности антенн. Нечаев ЕЕ, Жаршов ИИ № 5039364. Опубл. в Б.И. 1997, № 30.

23. А-с. 1195295 (СССР). Устройство для определения ошибок безэховых камер. ЕЕ Воронин, ЕЕ Нечаев. Опубл. в Б. И. 1985, № 44

24. Ах. 1317372 (СССР). Устройство для измерения диаграммы направленности антенны. ЕЕ Воронин, ЕЕ Нечаев. Опубл. в Б. И. 1987, № 22.

25. А.с. 1712899 (СССР). Устройство для определения фазового центра антенны. Б.А. Актиин, ЕК Воронин, Г.А. Морозов, ЕЕ Нечаев, Ю.В. Седельников. Опубл. в БЛ. 1992, №6.

26. А.с. 1239647 (СССР). Способ определения диаграммы направленности антенны. ЕЕ Воронин ЕЕ Нечаев. Опубл. в Б. И. 1986, № 23.

27. Ах. 1769156 (СССР). Устройство для измерения диаграммы направленности антенны. ВТ. Сергеев, ЕЕ Нечаев. Опубл. в Б. И. 1992, № 38.

28. А.с. 1277025 (СССР). Способ определения диаграммы направленности антенны. ЕЕ Воронин, ЕЕ. Нечаев. Опубл. в Б. И. 1986, № 46.

29. Ах. 1795382 (СССР). Способ измерения диаграммы направленности антенны. Б.А. Акишин, ЕК Воронин, ГА. Морозов, ЕЕ. Нечаев.. Ю.Е Седельников. Опубл. в Б.И. 1993, №6.

30. Ах. 1193605 (СССР). Устройство для антенных измерений. ЕЕ Воронин. ЕЕ Нечаев. Опубл. в Б. И. 1985, № 43.

31. А.с. 1327022 (СССР). Устройство для антенных измерений. ЕЕ Воронин, ЕЕ Нечаев. Опубл. в Б. И. 1987, № 28.

32. А.с. 1462212 (СССР). Устройство для антенных измерений. ЕЕ Воронин, ЕЕ Ее-чаев. Опубл. в Б.И. 1989, № 8.

33. Патент 2012003 (Россия). Способ определения диаграммы направленности антенны, ЕЕ Воронин. ЕЕЕечаев, № 4938324. Опубл. в Б.И. 1994, № 8.

34. А.с. 1805408 (СССР). Устройство для измерения диаграммы направленности антенны. ЕЕ Нечаев, ЕВ. Жаршов. Опубл. в Б.И., 1993, X» 12.

35. А.с. 1185273 (СССР). Устройство для аттестации безэховых камер. Е.Н. Воронин, В А. Казёнов. ЕЕ Нечаев. Опубл. в Б.И. 1985, № 38.

36. А.с. 1742616 (СССР). Устройство для измерения перемещений. Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б.И. 1992, №23.

37. Ах. 1682773 (СССР). Способ измерения угловых перемещений конструкций. ЕЕ. Нечаев. Опубл. в БЛ 1991, № 37.

38. Нечаев ЕЕ., Воронин Е.Е Цифровое восстановление диаграммы направленности по измерениям ближнего поля антенны в эховых условиях, Труды III Всесоюзной конференции по антенным измерениям, Ереван, ВНИИРИ, 1984, с. 305 - 307.

39. Воронин Е.Н, Нечаев Е.Е. Реконструктивные измерения антенн в слабоэховой камере, Труды IV Всесоюзной конференции по антенным измерениям, Ереван, ВНИИРИ, 1987, с. 436 - 438.

40. Акишин Б.А., Колин СЕ, Морозов Г.А., Нечаев Е.Е., Воронин Е.Н. Применение вибрации для повышения точности измерения диаграммы направленности антенн, Тезисы докладов Всесоюзной н.т. конференции «ФАР - 90», Казань, КАИ, 1990, с. 98 - 99.

41. Акишин Б.А., Жаринов КВ., Нечаев Е.Е. Двухэтапная процедура измерения диаграмм направленности антенн, Тезисы докладов Всесоюзной н.т. конференции «ФАР - 92» Казань, КАИ, 1992, с. 76.

42. Логвин А.И.. Нечаев ЕЕ К вопросу лётных проверок средств радиотехнического обеспечения полетов и авиационной электросвязи для систем управления воздушным движением, Сборник докладов VII Международной н.т.конференции "Радиолокация, навигация, связь", том 1, Воронеж, ВГУ, 24-25 апреля 2001, с. 686-695.

43. Нечаев Е.Е. Новый подход к вопросу измерения ДН антенн средств радиотехнического обеспечения полетов систем УВД, Тезисы докладов Международной н.т. конференции «Гражданская авиация на рубеже веков», М., МГТУГА, 30-31 мая 2001, с. 156.

44. Нечаев ЕЕ. Об ошибках восстановления ДН антенны при использовании ортопро-екционного метода антенных измерений, Тезисы докладов Международной н.т. конференции «Гражданская авиация на рубеже веков», М., МГТУГА, 30-31 мая 2001, с. 156.

45. Нечаев Е.Е. К вопросу о возможной коррекция фазы СВЧ сигнала по результатам амплитудных измерений ближнего поля, Тезисы докладов Международной н.т. конференции «Гражданская авиация нар>беже веков», М., МГТУГА, 30-31 мая 2001, с. 157.

46. Нечаев ЕЕ. О влиянии ошибок измерений на ортопроекционный метод восстановления диаграммы направленности антенны, Тезисы докладов 56-й Научной сессии, посвященной Дню радио, М., НТОРЭС им. А.С. Попова, 16-17 мая 2001, том 1, с. 23-25.

47. Нечаев ЕЕ. К вопросу измерения фазы СВЧ полей в ближней зоне антенн, Материалы 11-й Международной конференции «СВЧ - техника и телекоммуникационные технологии», 10-14 сентября 2001, Севастополь, Украина, с. 581-582.

48. Нечаев Е.Е., Рождественский КН. Метод контроля амплитудно-фазового распределения токов антенны курсового радиомаяка, Тезисы докладов Международной н.т. конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», М., МГТУГА, 17-18 апреля 2003, с. 113.

49. Нечаев Е.Е., Качалкин М.В. Вибрационный способ уменьшения влияния отражений от земли при контроле токов антенны курсового радиомаяка, Тезисы докладов Международной н.т. конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», М., МГТУГА, 17-18 апреля 2003, с. 112.

50. Нечаев Е.Е., Тулин АИ. Коммутационный способ уменьшения влияния отражений, Тезисы докладов Международной н.т. конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», М., МГТУГА, 17-18 апреля 2003, с. 268.

51. Логвин А.И., Нечаев ЕЕ Наземный контроль радиотехнических средств обеспечения полётов, Сборник докладов 5-ой Международной н.т. конференции "Авиа - 2003", Киев, НАУ, Украина, 23-25 апреля 2003, с. 114-115.

Подписано а печать 12 01 04г. Печать офсетная Формат 60x84/16 1,75 уч.-изд. л. 1.63 уел печ я._Заказ № \\~i\i/£90_Тираж 100 экз.

Московский государственный технический университет ГА 1-5933 Москва, Кроьштадтский бульвар, д. 20 Редакционно-издатеяьсхий отдел 125493 Москва, ул. Пулковская, д.ба

© Московский государственный технический университет ГА, 2004

Р - 9 2 е

РНБ Русский фонд

2004-4 23023

I. Альтернативный способ контроля радиотехнических средств обеспечения полётов для систем УВД.

1.1. Постановка задачи.

1.2. Затраты лётного времени и стоимость работ.

1.3. Косвенные методы измерений при ТО.

1.4. Выбор способа антенных измерений с позиций их качества.

Результаты главы 1.

Выводы по главе 1.

II. Эффективные методы измерений характеристик излучения при наземном техническом обслуживании средств РТОП.

2.1. Обзор современных методов АИ при эксплуатации наземных и бортовых радиосистем.

2.2. Прямые методы.

2.2.1. Натурные измерения.

2.2.2. Масштабные модели.

2.3. Временные методы.

2.3.1. Импульсные методы.

2.3.2. Модуляционные методы

2.3.3. Кинематические методы.

2.4. Косвенные методы.

2.4.1. Амплифазометрические (радиоголографические) измерения.

2.4.2. Измерения в специальных камерах.

2.4.3. Реконструктивные методы.

Результаты главы 2.

Выводы по главе 2.

III. Реконструктивный способ измерения как основной метод контроля характеристик излучения при техническом обслуживании радиооборудования.

3.1. Интегральное уравнение относительно ДНА.

3.2. Разложение ДНА по диаграммам направленности зонда.

3.3. Алгоритмизация процесса восстановления ДНА с учётом ДН коллиматорных зондов.

3.4. Сведение алгоритмов восстановления ДН к процедурам дискретного преобразования Фурье при симметрии поверхности измерений.

3.5. Численное моделирование процесса восстановления ДНА.

3.6. Восстановление ДНА при помощи дугового и V-образного коллиматорных зондов.

Результаты главы 3.

Выводы по главе 3.

IV. Учёт эховых условий измерительного полигона в реконструктивном алгоритме.

4.1. Задача реконструктивных измерений в общей постановке.

4.2. Метод априорного радиозондирования.

4.3. Метод тестовой антенны.

Результаты главы 4.

Выводы по главе 4.

V. Вопросы практического применения реконструктивного метода измерений при ТО средств РТОП.

5.1. Выбор размера измерительного зонда.

5.2. Ошибки восстановления ДН антенны, обусловленные неточностью измерения.

5.3. Коррекция фазовых ошибок при восстановлении ДНА.

5.4. Восстановление амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны курсового радиомаяка СП-90.

Результаты главы 5.

Выводы по главе 5.

VI. Автоматизированный измерительный комплекс (АИК) для наземного контроля радиоизлучения.

6.1. Основные характеристики и состав АИК.

6.2. Экспериментальные исследования.

Результаты главы 6.

Выводы по главе 6.

Формулировка проблемы и её актуальность. За последнее пятилетие при организации технической эксплуатации авиационной техники, включающей в себя эксплуатацию средств радиотехнического обеспечения полётов (РТОП) и связи, учитывают как структурную реорганизацию службы эксплуатации радиотехнического обеспечения полётов (ЭРТОС), объёдинившейся со службой управления воздушным движением (УВД) для решения задач организации воздушного движения (ОрВД) над территорией России, так и обязательную сертификацию авиационной техники.

Структура воздушного пространства Российской Федерации включает в себя 542 воздушные трассы, в том числе 295 международных. Их общая протяжённость составляет 394 тыс. км. По воздушным трассам России выполняется около 590 тыс. полётов воздушных судов (ВС). В этих условиях, когда в объёме перевозок магистральными видами транспорта на долю воздушного транспорта в России приходится более трети всего пассажирооборота и существенная часть грузоперевозок, особую актуальность приобретает проблема обеспечения безопасности полётов (БП) [173]. Решение этой проблемы представляет собой такое положение авиационно-транспортной системы (АТС), при котором опасность возникновения катастрофических ситуаций сведена к требуемому минимуму. Обеспечение безопасность полетов включает в себя ряд системных мероприятий, характеризуемых обобщёнными показателями качества [52, 181]:

- строгую регламентацию проектирования, постройки, испытаний и сертификаций ВС, двигателей и оборудования (КПи);

- полный перечень технических требований и нормативов к характеристикам ВС; его элементам, системам, агрегатам и оборудованию (Ктг);

- систему технической эксплуатации с приложением регламентирующей документации для каждого типа ВС и парка ВС в целом с включением перечня обязательных правил по их подготовке и обслуживанию (Ктэ);

- технические требования и нормативы к аэропортам, аэродромам и воздушным трассам и к их оборудованию (КАЭ);

- правила, устанавливающие организацию УВД и сертификацию радиоэлектронного оборудования систем УВД (КУВд);

- организационную схему и порядок работы службы метеообеспечения полетов (КМЕТ);

- систему организационных мероприятий, обеспечивающих безопасную летную эксплуатацию авиационной техники (КЛэ);

- систему расследования авиационных происшествий и разработку мероприятий по их предотвращению (КР);

- систему обобщения опыта эксплуатации ВС и других элементов АТС (Коэ);

- систему контроля обеспечения БП (ККо)

Приведенные выше коэффициенты КПи, КТг, Ктэ» КАэ, Кувд, КМЕТ, Клэ, Кр, К0э, ККо можно рассматривать как интегральные (обобщённые) показатели качества соответствующих систем, обеспечивающих БП. Используя их, можно представить результирующий показатель БП в виде функции

Кбп ~/(Кпи, Ктг, Кгэ, Кдэ, Кувд, Кмет, Клэ, Кр, Коэ, Кко-)- (В.1)

Как следует из (В.1) одним из факторов, влияющим на безопасность полетов, является качество системы УВД, определяемое коэффициентом Кувд, который может быть определен, как функционал от информационных параметров системы.

Система УВД, как известно, является сложной системой [175], центральным звеном которой является диспетчер УВД, и в которую входит большой комплекс технических средств. Основными источниками информации такой системы служат первичные и вторичные радиолокаторы, автоматические радиопеленгаторы, радиотехнические системы дальней, ближней навигации и посадки, средства связи и другое радиотехническое оборудование. Службами ЭРТОС и УВД эксплуатируется более 540 средств радиолокации, 1260 средств радионавигации, около 5000 комплектов аппаратуры радиосвязи, документирования и автоматических телефонных станций, 185 радиотехнических систем посадки [175]. Интегральный показатель качества системы УВД (КУВд) может быть определен из соотношения к увд = 1 — иувд /иобщ> (в.2) где и УВд - число авиационных происшествий, вследствие недостатков в работе системы УВД для одного ВС за время полета, «0БЩобщее число авиационных происшествий с ВС за время полета по всем другим причинам.

Анализ состояния БП за 1996.2002 г.г. позволяет сделать следующий вывод в части недостатков работы системы УВД: наиболее распространенными из них является нарушение правил эшелонирования [175].

Вполне очевидно, что повышение точности определения местоположения ВС позволит уменьшить как ошибки, связанные с обеспечением норм эшелонирования, так и ошибки диспетчеров. Требования

ИКАО к допустимым среднеквадратическим ошибкам определения навигационных параметров достаточно высоки. Так, например, на уровне двух среднеквадратических ошибок (СКО), что соответствует доверительной вероятности 0,95, точность определения местоположения ВС при заходе на посадку до высоты менее 30 м по 3 категории ИКАО составляет по боковому отклонению 6 м, а по вертикали -0,4.0,6м [177].

Потенциальная точность определения местоположения ВС определяется параметрами радиотехнических средств, входящих в систему УВД. Прежде всего, речь идет об энергетическом потенциале используемых систем и о диаграммах направленности (ДН) их антенн. Действительно, среднеквадратическая ошибка измерения угловых координат ВС прямо пропорциональна ширине диаграммы направленности антенны (ДНА) и обратно пропорциональна отношению сигнал/шум на выходе идеального измерителя, а погрешность измерения дальности обратно пропорциональна отношению сигнал/шум и эффективной ширине спектра сигнала [174].

В связи с вышесказанным можно считать, что электротехнические характеристики антенны, как одного из главных звеньев любой радиотехнической системы, осуществляющей прием (передачу) информационного сигнала, будут в значительной степени влиять на базовые показатели радиотехнических средств УВД, включая, например, такие из них как: энергетический потенциал (дальность действия, чувствительность, точность), пропускная способность (информационная емкость), функциональная гибкость (адаптивность, электромагнитная совместимость), и в итоге на КУВд, т.е. на коэффициент КБП. Поэтому естественно, что к средствам контроля и проверки антенных систем предъявляются требования высокой достоверности, полноты, точности и доступной стоимости измерений и одним из основных мероприятий при технической эксплуатации средств РТОП и авиационного радиооборудования является контроль их технического состояния.

В настоящее время в гражданской авиации (ГА) в соответствии с нормативными документами основным методом проверки и контроля функционирования, как антенной системы, так и всего радиотехнического комплекса УВД является метод облетов [53,54,55]. Летные проверки должны проводиться с целью наиболее полного подтверждения соответствия параметров радиотехнических средств требованиям действующих норм годности при вводе их в эксплуатацию, а также после замены или модернизации антенной системы, что лишний раз подчеркивает значение антенн как ключевого органа радиотехнического комплекса.

Для проведения летных проверок наземного радиооборудования в России используют самолеты-лаборатории, оборудованные специальной бортовой измерительной аппаратурой. Впервые в нашей стране специальная аппаратура лётного контроля появилась в 70-х годах. К ней, прежде всего, относится бортовой измерительный комплекс ЛИК-2. В последующие годы была разработана аппаратура лётного контроля АЛК-70 и автоматизированная система лётного контроля АСЛК-75. Если говорить о перспективах развития АСЛК, то можно отметить, что более новой лабораторией будет АСЛК-С-80. При этом стоимость оборудования, его установка на самолёт, испытания и ввод в эксплуатацию составят не менее 800 тыс. долларов США для одной лаборатории [55].

Кроме финансовых имеются и другие проблемы, связанные с летными проверками. Например, в случае проверки наземных радиотехнических средств существует «помеховое окружение», определяемое природным ландшафтом, который может оказывать существенное влияние и при испытаниях бортовой аппаратуры, вследствие многолучевого распространения радиоволн и отражения сигнала.

Наряду с прямыми методами измерений, к которым относится метод облетов, применяют и косвенные методы, позволяющие искусственно имитировать эффект «свободного пространства» без привлечения к измерениям дорогостоящих самолетов-лабораторий.

Для эксплуатируемого радиоэлектронного оборудования магистральных самолётов Ту-134, Ту-154, Ил-62М объём технического обслуживания (ТО) по состоянию с периодическим контролем параметров на самолёте составляет 20%, остальная часть ТО производится в лабораториях авиационно-технической базы (АТБ). При этом эта часть работ связана со съёмом радиооборудования с самолётов, что не способствует повышению надёжности его работы. Существующие наземные передвижные аэродромные лаборатории ПАЛ-5, СПЛ-154, относящиеся к специальным средствам измерений в ГА России, не решают задачу автоматического измерения характеристик излучения средств РТОП и авиационного радиооборудования. ПАЛ-5 предназначена для контроля основных выходных параметров курсоглиссадных радиомаяков, а СПЛ-154 при помощи выносных антенн осуществляет проверку каналов курса и глиссады самолётов Ту-154 и Ил-62М.

Таким образом, возникает актуальная научная проблема: обеспечить измерения характеристик излучения средств РТОП и авиационной радиоаппаратуры с необходимой точностью в наземных условиях при сохранении требований к БП на заданном уровне.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является обеспечение требуемого уровня достоверности контроля характеристик излучения наземного и авиационного радиооборудования на основе измерения диаграмм направленности антенн в наземных условиях при сохранении заданных требований к БП. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• спрогнозировать тенденции развития лётных проверок в России, оценить эффективность, как метода облётов, так и альтернативного варианта наземных измерений;

• предложить методологию различных способов измерений, учитывающую влияние искажающих факторов на их точность;

• проанализировать область современной метрологии, относящуюся к косвенным методам измерений. Обосновать применение различных измерительных зондов для задач наземного контроля характеристик излучения авиационного и наземного радиооборудования;

• для задач ТО средств РТОП и авиационного радиооборудования предложить эффективный метод измерений. Произвести алгоритмизацию процесса измерений с использованием процедур дискретного преобразования Фурье;

• для технического контроля наземных и авиационных радиотехнических средств предложить способ коррекции результатов измерений, учитывающий влияние окружающей среды, алгоритм восстановления характеристик излучения и устройства его реализующие;

• разработать рекомендации по выбору «универсального» интервала измерений для ТО по состоянию средств РТОП и авиационного радиооборудования;

• разработать метод контроля амплитудно-фазового распределения токов в раскрыве антенны по её излучению;

• реализовать эффективный метод определения характеристик излучения авиационных радиотехнических систем в автоматизированном измерительном стенде и разработать программное обеспечение процесса измерений.

Методы исследования.

При решении перечисленных задач в работе были использованы прикладные методы теории электромагнитного поля, теории линейной алгебры и матричного исчисления, методы математического моделирования и системного анализа, а также экспериментальные исследования авиационного радиооборудования воздушных судов.

Научная новизна работы.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней проведён системный анализ и классификация методов измерений и контроля характеристик излучения радиотехнических систем с учётом влияния искажающих факторов для задач ТО по состоянию. Предложены реконструктивный метод измерений и устройства для его реализации, позволяющие повысить точность измерений путём априорного учёта искажающих факторов окружающей среды. Возможность реализации предложенного метода измерений подтверждена экспериментально.

На способы измерений и реализующие их устройства получено 16 авторских свидетельств СССР [20, 21, 23.32, 34.37] и 2 патента России [22, 33].

В диссертации получены следующие основные научные результаты:

• проведена классификация методов измерения характеристик излучения радиотехнических систем с учётом влияния искажающих факторов на точность измерений;

• предложен реконструктивный метод измерений и дана оценка его точности;

• предложен способ учёта влияния искажающих факторов окружающей среды на процесс измерений характеристик излучения;

• разработан метод контроля амплитудно-фазового распределения токов антенн радиотехнических систрм;

• проведена экспериментальная проверка реконструктивного метода измерений, разработан пакет прикладных программ обработки результатов измерений и контроля.

На защиту выносятся:

1. Рекомендации по выбору метода измерения характеристик излучения радиотехнических систем в наземных условиях при сохранении требований по БП.

2. Реконструктивный метод измерений, учитывающий влияние искажающих факторов окружающей среды при ТО средств РТОП.

3. Метод контроля амплитудно-фазового распределения токов антенн радиотехнических систем.

4. Автоматизированный измерительный стенд для определения характеристик излучения радиотехнических систем и его программное обеспечение.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в ней результаты позволяют:

• уменьшить объём лётных проверок средств радиотехнического обеспечения полётов;

• обеспечить требуемый уровень безопасности полетов при заданной точности контроля характеристик излучения радиооборудования, проводимого в наземных условиях;

• расширить функциональные возможности передвижных аэродромных лабораторий, используя их для измерения внешних характеристик излучения как бортовых, так и наземных радиосистем;

• автоматизировать наземные измерения характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов.

Внедрение результатов.

Основные результаты диссертационной работы внедрены в МГТУГА, Рыльском авиационно-техническом колледже ГА, ГосНИИ ГА, ГосНИИ "Аэронавигация" и ОАО КБ "Лира", что подтверждено соответствующими актами.

Достоверность результатов основана на корректном использовании методов математического моделирования на ПЭВМ и на экспериментальных результатах, полученных в ходе исследований на автоматизированном стенде.

Апробация результатов.

Результаты выполненных исследований докладывались на:

3-ей и 4-ой Всесоюзных конференциях по антенным измерениям в 1984 и 1987г.г. во ВНИИРИ (г. Ереван) [38, 39];

Всесоюзных научно-технических конференциях «ФАР-90» , «ФАР-92» в 1990г. и в 1992г. в КАИ (г. Казань) [40, 41];

7-ой Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» в 2001г. в ВГУ (г. Воронеж) [42];

Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на рубеже веков» в 2001г. в МГТУГА (г. Москва) [43, 44, 45];

56-й Научной сессии НТОРЭС им. А.С. Попова, посвящённой Дню радио, в 2001г. (г. Москва) [46];

11-й Международной конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» в 2001г. (г. Севастополь) [47];

Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» в 2003г. в МГТУГА (г. Москва) [48, 49, 50];

5-ой Международной научно-технической конференции «Авиа-2003» в 2003г. в НАУ (г. Киев) [51]; на ежегодных научно-технических семинарах кафедры радиотехнических устройств в МГТУГА в 1999 - 2003г.г. по поисковым и фундаментальным НИР; на научно-технических семинарах по НИР, выполненным по гранту Учёного совета МГТУГА в 2000 - 2001г.г. Публикация результатов.

Основные результаты диссертации опубликованы в монографии [1] и в 18 научно-технических статьях [2. 19]. Структура и объем работы.

Диссертация состоит из Введения, шести глав, Заключения, списка использованных источников и пяти Приложений. Основная часть диссертации содержит 263 страницы текста, 114 рисунков, 9 таблиц и библиографию из 183 наименований. Общий объем работы 315 страниц.

Выводы по главе б

1. Для повышения эффективности передвижных аэродромных лабораторий необходима их модернизация в части автоматизации процесса измерений характеристик излучения, как самолетных антенн, так и антенн средств РТОП.

2. Наиболее эффективным и точным методом измерения пространственных характеристик антенн является метод измерения электромагнитного поля антенны в ее ближней зоне с последующей реконструкцией ДН средствами АИК.

3. Дальнейшая модернизация АИК связана с развитием и совершенствованием программного обеспечения регистрации и обработки данных измерений и использованием современных быстродействующих плат сбора данных.

4. Уровень технического развития современных ПЭВМ и их программное обеспечение соответствуют требованиям, предъявляемым к вычислительным средствам разработанного АИК.

5. Экспериментальные результаты демонстрируют эффективность реконструктивного алгоритма восстановления ДНА по данным измерения её ближнего электромагнитного поля.

6. Возможности дальнейшего повышения точности антенных измерений заключаются в совершенствовании программ обработки данных измерений.

7. Предложенный фрагментный метод записи сигналов позволяет детально визуализировать их изменения в контролируемых каналах при сканировании испытуемой антенны.

8. Полная запись сигналов в угловом секторе измерений позволяет оценить уровень отраженных помеховых сигналов от известных рассеивающих объектов измерительного полигона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в диссертационной работе результаты в части решения проблемы контроля характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов при их техническом обслуживании, в целом решают задачу повышения точности измерений, а, следовательно, и повышения уровня безопасности полётов.

Основные теоретические и практические результаты диссертации заключаются в следующем:

1. С позиций качества спрогнозированы тенденции развития антенных систем средств УВД, методов контроля их излучения при ТО по состоянию.

2. Предложен альтернативный способ наземного контроля характеристик излучения радиотехнических средств обеспечения полётов. Оценены функции качества и эффективности метода наземного контроля.

3. На основе обзора методов измерения и контроля характеристик излучения предложена их методология, учитывающая влияние искажающих факторов на точность измерений. Показаны способы устранения мешающих помеховых сигналов при проведении измерений.

4. Предложен оптимальный в среднеквадратичном смысле ортопро-екционный метод измерений, относящийся к классу реконструктивных методов. Произведена алгоритмизация процесса восстановления характеристик излучения для случая применения коллиматорных зондов. Предложены дуговой и V - образный коллиматорные зонды.

5. Для случая кругового сканирования коллиматорного измерительного зонда предложен алгоритм восстановления характеристик направленности антенн авиационных радиосистем и предложена структура реализующего его устройства.

6. Предложен метод коррекции искажённых неидеальными условиями измерений значений ближнего электромагнитного поля антенны. С учётом коррекции разработаны как алгоритм восстановления характеристик излучения, так и устройство его реализующее.

7. На основе метода тестовой антенны предложено его дальнейшее развитие, позволяющее учесть отражения сигналов в системе «антенна - зонд - полигон». Получен соответствующий скалярный алгоритм коррекции.

8. Оценено влияние на точность восстановления характеристик излучения размера измерительного зонда. Даны рекомендации по выбору «универсального» шага измерений.

9. Разработан способ коррекции измеренных значений фазы ближнего электромагнитного поля.

10. Разработан способ определения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны курсового радиомаяка СП-90.

11. Спроектирован и реализован на практике автоматизированный измерительный комплекс (АИК), позволяющий повысить эффективность передвижных аэродромных лабораторий при технической эксплуатации авиационной техники.

12. Разработано программное обеспечение АИК, реализующее орто-проекционный алгоритм восстановления характеристик излучения авиационного и наземного радиооборудования.

На основании этих полученных результатов сформулированы соответствующие выводы, которые приведены в конце каждого раздела диссертационной работы.

1. Воронин Е.Н., Нечаев Е.Е., Шашенков В.Ф. Реконструктивные антенные измерения, М., Наука, Физматлит, 1995, 352с.

2. Воронин Е.Н., Нечаев Е.Е. Современные методы антенных измерений, Зарубежная радиоэлектроника, 1984, № I, с. 26-42.

3. Воскресенский Д.И., Воронин Е.Н., Комаров В.М., Нечаев Е.Е. Измерение внешних характеристик антенн с учетом искажающих факторов (обзор), Известия вузов, Радиоэлектроника, 1984, № 2, с.4-9.

4. Нечаев Е.Е., Воронин Е.Н. Реконструктивный метод измерения внешних параметров антенн, Изв. вузов, Радиоэлектроника, 1986, № 2, с. 29-36.

5. Воронин Е.Н., Нечаев Е.Е. Ортопроекционный метод антенных измерений, Радиотехника, 1987, № 2, с. 43-46.

6. Воронин Е.Н, Нечаев Е.Е. Антенные измерения дуговым кол-лиматорным зондом, Радиотехника, 1988, № 4, с. 68-70.

7. Воронин Е.Н., Нечаев Е.Е. Реконструктивные измерения антенн в слабоэховой обстановке, Изв. вузов, Радиоэлектроника, 1988, № 2, с. 62-64.

8. Нечаев Е.Е. К вопросу лётных проверок средств радиотехнического обеспечения полётов и авиационной электросвязи, Научный вестник МГТУГА, № 39, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2001, с. 21-30.

9. Логвин А.И, Нечаев Е.Е., Большаков Ю.П., Лысое В.А. Состояние и перспективы развития антенных систем РЛС средств УВД, Научный вестник МГТУГА, № 51, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2002, с. 7-21.

10. Нечаев Е.Е., Будыкин Ю.А. Об ошибках восстановления ДН антенны, обусловленных неточностью измерения ближнего поля нацилиндрической поверхности, Научный вестник МГТУГА, № 39, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2001, с. 16-20.

11. Нечаев Е.Е., Будыкин Ю.А. О возможности применения орто-проекционного метода антенных измерений в передвижной аэродромной лаборатории, Научный вестник МГТУГА, № 51, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2002, с. 86-92.

12. Нечаев Е.Е. Влияние углового размера измерительного зонда на точность восстановления ДН антенны, Научный вестник МГТУГА, № 39, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2001, с. 7-15.

13. Нечаев Е.Е. Коррекция фазовых ошибок при использовании ортопроекционного метода для восстановления ДН антенны, Научный вестник МГТУГА, № 36, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2001, с. 42-48.

14. Нечаев Е.Е., Будыкин Ю.А. Антенный измерительный комплекс для передвижной аэродромной лаборатории, Научный вестник МГТУГА, № 54, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2002, с. 115-120.

15. Будыкин Ю.А., Нечаев Е.Е. Организация сбора и обработки данных антенных измерений, Научный вестник МГТУГА, № 54, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2002, с. 121-125.

16. Будыкин Ю.А., Нечаев Е.Е. Интерфейс программы обработки массивов данных антенных измерений, Научный вестник МГТУГА, № 54, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2002, с.126-131.

17. Нечаев Е.Е., Рождественский И.Н. К вопросу наземного контроля токов антенны курсового радиомаяка системы посадки СП-90, Научный вестник МГТУГА, № 62, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2003, с. 100-107.

18. Нечаев Е.Е., Качалкин М.В. Применение вибрации для наземного контроля излучения глиссадного радиомаяка СП-90, Научныйвестник МГТУГА, № 62, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2003, с. 108-113.

19. Нечаев Е.Е., Тулин A.M. Использование коммутационного метода измерений для наземного контроля излучения курсового радиомаяка, Научный вестник МГТУГА, № 62, серия Радиофизика и радиотехника, М., МГТУГА, 2003, с.114-118.

20. А.с. 1377770 (СССР). Измерительный зонд. Е.Н. Воронин, Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б.И. 1998, № 3.

21. А.с. 1529145 (СССР). Коллиматорный зонд. Б.А. Акишин, Е.Н. Воронин, Г.А. Морозов, Е.Е. Нечаев, Н.К. Валиахметов. Опубл. в Б.И. 1989, №46.

22. Патент 2094812 (Россия). Устройство для измерения диаграмм направленности антенн. Нечаев Е.Е., Жаринов И.И. № 5039364. Опубл. в Б.И. 1997, № 30.

23. А.с. 1195295 (СССР). Устройство для определения ошибок безэховых камер. Е.Н. Воронин, Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б. И. 1985, № 44.

24. А.с. 1317372 (СССР). Устройство для измерения диаграммы направленности антенны. Е.Н. Воронин, Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б. И. 1987, №22.

25. А.с. 1712899 (СССР). Устройство для определения фазового центра антенны. Б.А. Акишин, Е.Н. Воронин, Г.А. Морозов, Е.Е. Нечаев, Ю.В. Седельников. Опубл. в Б.И. 1992, № 6.

26. А.с. 1239647 (СССР). Способ определения диаграммы направленности антенны. Е.Н. Воронин Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б. И. 1986, № 23.

27. А.с. 1769156 (СССР). Устройство для измерения диаграммы направленности антенны. В.Г. Сергеев, Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б. И. 1992, №38.

28. А.с. 1277025 (СССР). Способ определения диаграммы направленности антенны. Е.Н. Воронин, Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б. И. 1986, № 46.

29. А.с. 1795382 (СССР). Способ измерения диаграммы направленности антенны. Б.А. Акишин, Е.Н. Воронин, Г.А. Морозов, Е.Е. Нечаев, Ю.Е. Седельников. Опубл. в Б.И. 1993, № 6.

30. А.с. 1193605 (СССР). Устройство для антенных измерений. Е.Н. Воронин, Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б. И. 1985, № 43.

31. А.с. 1327022 (СССР). Устройство для антенных измерений. Е.Н. Воронин, Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б. И. 1987, № 28.

32. А.с. 1462212 (СССР). Устройство для антенных измерений. Е.Н. Воронин, Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б.И. 1989, № 8.

33. Патент 2012003 (Россия). Способ определения диаграммы направленности антенны. Е.Н. Воронин, Е.Е.Нечаев. № 4938324. Опубл. в Б.И. 1994, №8.

34. А.с. 1805408 (СССР). Устройство для измерения диаграммы направленности антенны. Е.Е. Нечаев, КВ. Жаринов. Опубл. в Б.И. 1993, № 12.

35. А.с. 1185273 (СССР). Устройство для аттестации безэховых камер. Е.Н. Воронин, В.А. Казёнов, Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б.И. 1985, № 38.

36. А.с. 1742616 (СССР). Устройство для измерения перемещений. Е.Е. Нечаев. Опубл. в Б.И. 1992, № 23.

37. А.с. 1682773 (СССР). Способ измерения угловых перемещений конструкций. Е.Е.Нечаев. Опубл. в Б.И. 1991, № 37.

38. Нечаев Е.Е., Воронин Е.Н. Цифровое восстановление диаграммы направленности по измерениям ближнего поля антенны в эховых условиях, Труды III Всесоюзной конференции по антенным измерениям, Ереван, ВНИИРИ, 1984, с. 305-307.

39. Воронин Е.Н., Нечаев Е.Е. Реконструктивные измерения антенн в слабоэховой камере, Труды IV Всесоюзной конференции по антенным измерениям, Ереван, ВНИИРИ, 1987, с. 436-438.

40. Акишин Б.А., Колин С.Е., Морозов Г.А., Нечаев Е.Е., Воронин Е.Н. Применение вибрации для повышения точности измерения диаграммы направленности антенн, Тезисы докладов Всесоюзной н.т. конференции «ФАР 90», Казань, КАИ, 1990, с. 98-99.

41. Акишин Б.А., Жаринов И.В., Нечаев Е.Е. Двухэтапная процедура измерения диаграмм направленности антенн, Тезисы докладов Всесоюзной н.т. конференции «ФАР 92», Казань, КАИ, 1992, с. 76.

42. Нечаев Е.Е. Новый подход к вопросу измерения ДН антенн средств радиотехнического обеспечения полётов систем УВД, Тезисы докладов Международной н.т. конференции «Гражданская авиация на рубеже веков», М., МГТУГА, 30-31 мая 2001, с. 156.

43. Нечаев Е.Е. Об ошибках восстановления ДН антенны при использовании ортопроекционного метода антенных измерений, Тезисы докладов Международной н.т. конференции «Гражданская авиация на рубеже веков», М., МГТУГА, 30-31 мая 2001, с. 156.

44. Нечаев Е.Е. К вопросу о возможной коррекции фазы СВЧ сигнала по результатам амплитудных измерений ближнего поля, Тезисы докладов Международной н.т. конференции «Гражданская авиация на рубеже веков», М., МГТУГА, 30-31 мая 2001, с. 157.

45. Нечаев Е.Е. О влиянии ошибок измерений на ортопроекцион-ный метод восстановления диаграммы направленности антенны, Тезисы докладов 56-й Научной сессии, посвященной Дню радио, М., НТОРЭС им. А.С. Попова, 16-17 мая 2001, том 1, с. 23-25.

46. Нечаев Е.Е. К вопросу измерения фазы СВЧ полей в ближней зоне антенн, Материалы 11-й Международной конференции «СВЧ -техника и телекоммуникационные технологии», 10-14 сентября 2001, Севастополь, Украина, с. 581-582.

47. Нечаев Е.Е., Тулин А.И. Коммутационный способ уменьшения влияния отражений, Тезисы докладов Международной н.т. конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», М., МГТУГА, 17-18 апреля 2003, с. 268.

48. Логвин А.И., Нечаев Е.Е. Наземный контроль радиотехнических средств обеспечения полётов, Сборник докладов 5-ой Международной н.т. конференции "Авиа 2003", Киев, НАУ, Украина, 23-25 апреля 2003, с. 114-115.

49. Сакач Р.В., Зубков Б.В., Давиденко М.Д. и др., Безопасность полётов, М., Транспорт, 1989, 239с.

50. Руководство по лётной проверке наземных средств радиотехнического обеспечения полётов и связи, М., Министерство транспорта РФ, 1992, 204с.

51. Программы и методики наземных и лётных проверок радиолокационных средств УВД, М., Воздушный транспорт, 1989, 111с.

52. Михайлов Б.В., Андросов А.С. Перспективы развития автоматизированных систем лётного контроля в Российской федерации, М., Аэропорты. Прогрессивные технологии, № 3, 2000, с.25-28.56. "О техническом регулировании", Федеральный Закон РФ от 15.12.2002г.

53. Кипи РЖ, Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения, М., Радио и связь, 1981, 560с.

54. Дружинин В.В., Конторов Д. С. Проблемы системологии, М., Сов. радио, 1976, 296с.

55. Физическая энциклопедия, Под ред. A.M. Прохорова, М., Советская энциклопедия, 1988, т.1, 704с.

56. Дуков В.М. Электродинамика: История и методология макроскопической электродинамики, М., Высшая школа, 1975, 248с.

57. Пистолъкорс А.А., Бахрах Л.Д, Курочкин А.П. Развитие отечественной антенной техники, Антенны, 1997, № 1, с. 85-100.

58. Курочкин А.П. Антенные измерения 97, М., Антенны, вып.1(38), 1997, с. 5-21.

59. Kraus J.D. Antennas, Mc.Graw-Hill Book Company, Inc., 1950, p. 461-464.

60. Yaghjian A.D, An overview of near-field measurements, IEEE Trans, on Antennas and Propagation, v. AP-34, N 1, 1986, p. 30-45.

61. Richmond G.H. Simplified calculation of antenna patterns with application to random problems, IRE Trans. Microwave Theory, v. MTT-3, Jull, 1955, p. 9-12.

62. Джонсон P.С., Экер X.A., Холлис Дж.С. Определение диаграммы направленности антенны по результатам измерений в ближней зоне, ТИИЭР, 1973, т. 61, № 12, с. 5-37.

63. Бахрах Л.Д., Курочкин А.П. Голография в микроволновой технике, М., Сов. радио, 1979, 320с.

64. Методы измерения характеристик антенн СВЧ, JI.H. Захарьев, А.А. Леманский, В.И. Турчин и др., Под ред. Н.М. Цейтлина, М., Радио и связь, 1985, 368с.

65. Куммер В.Х., Джиллепси Э.С. Антенные измерения, ТИИЭР, 1978, т. 66, №4, с. 143-160.

66. Турчин В.И., Цейтлин Н.М. Амплифазометрический метод антенных измерений (обзор), Радиотехника и электроника, 1979, т. 24, № 12, с. 2381-2413.

67. Курочкин А.П. Состояние и перспективы развития методов измерений внешних параметров антенн, Антенны, М., Радио и связь, 1982, №30, с. 46-65

68. Беннетт Г.Л., Росс Г.Ф. Время импульсные электромагнитные процессы и их применение, ТИИЭР, 1978, т. 66, № 3, с. 35-75.

69. Ковалёв И.П., Пономарёв Д.М. Анализ процессов излучения и приёма импульсных сигналов во временной области, М., Пикон, Радио и связь, 1996, 109с.

70. Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов, Под ред. Г. В. Глебовича, М., Радио и связь, 1984, 256с.

71. Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений, М., Радио и связь, 1989, 192с.

72. Perini Jose. Proposed method to eliminate errors in antenna pattern measurements due to reflections, AP-S Int. Symp., Los Angeles, Calif.,1981, Digest, New York, v.2, p. 562-564.

73. Крицкий С. В. Способ измерения излучения крупногабаритных антенн установленных на небольшой высоте, Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ, 1981, вып. 5, с. 55-66.

74. Gossl Н. Streuzauke zur Ausblendung unerwunschter Boden re-flexionen, NTG— Fachber, 1982, N 78, s. 115-159.

75. Цейтлин H.M. Антенная техника и радиоастрономия, М., Сов. радио, 1976, 350с.

76. Massucci М. Plotting transmitting aerial radiation patterns by means of a helicopter, EBU Rev., 1979, N 173, p. 14-24.

77. Патент 1309741 (Россия). Устройство для измерения ДНА методом облёта. Чернолес В.П., Воловик Ю.Т., Малицкий А.Г., Грабек КБ , Лопаткин Ю.А. № 3810197. Опубл. в Б.И. 1998, № 33.

78. Both Helmut. In flight calibration of aircraft antenna radiation patterns, IEEE Trans. Instrum. and Meas., 1980, v. 29, N4, p. 439-444.

79. Moskowith Sidney. On-site antenna measurements enlist a helicopter for illumination, Microwaves, 1979, v. 18, N 1, p. 16-20.

80. Kaiser J. Wirtschaftliche Antennen-Flagwermessung durch den simultanen Einsatz von drei Mebempfangem ESU2, Neues Ronok und Schwarz, 1982, B. 22, N 98, s. 27.

81. Патент 1067202 (Канада). Опубл. 21. 03. 77.

82. Крутел Р. У., Дифонзо Д.Ф., Мале КЕ. Измерения в спутниковых системах, ТИИЭР, 1978, т. 66, N 4.

83. Kozu Toshizuki, Murakami Hidetoshi, Arai Katsuyoshi, Machizuki Rao. Measurements of K-band antenna pattern, IEEE Trans. Broadcast,1982, v. 28, N4, p. 145-149.

84. Фрадин А.З., Рыжков Е.В. Измерение параметров антенно-фидерных устройств, М., Связь, 1972, 352с.

85. Monich G. Antenuespannung und Peilanzeige bei Sichtpeibern nach dem Watson-Watt-Prinzip, Frequenz, 1981, B. 35, N 12, s. 30-39.

86. Monich G. Breitbandige modellmesung von Mibweisung und Trubung bei Watson-Watt-Peilanlagen in stark ruckstrenender Umgebung, Frequenz, 1982, B. 36, N 2, s. 34-38.

87. Smith M. S., Nichols D. E. T. Design and performance of a vertical range for antenna radiation pattern measurement using aircraft scale models, Radio and Electron. Eng., 1978, B. 48, N 5, p. 209-214.

88. Dyson J.D. Measurement of near fields of antennas and scatters, IEEE Trans., 1973, v. AP-21, p. 446-460.

89. Keen K.M., Grime R.R., Stemp B.E. Improvements to a surface-wave antenna measurement rang with troublesome site effects, Electron. Lett., 1982, v. 18, N 11, p. 439-440.

90. Weber James W. Antenna pattern recorder employs fiber optic data link, EDN, 1977, v. 22, N 19, p. 80-82.

91. Методы измерений параметров излучающих систем в ближней зоне, Л.Д Бахрах, С.Д. Кременецкий, А.П. Курочкин, В А. Усин, Я.С. Шифрин, Л., Наука, 1985, 272с.

92. Bennett C.L. The numerical solution of transient electromagnetic scattering problems, Electromagnetic Scattering, New York, Academic Press, 1978, p. 393-428.

93. Пономарев Д.М.У Горячев A.B., Жаворонков В.К, Горюнова С.В. Экспериментальные исследования антенных систем во временной области, Изв. вузов, Радиофизика, 1987, т. 30, № 8, с. 1023-1029.

94. Hansen Т.В., Yaghjian A.D. Planar near field scanning in the time domain (part 1: Formulation), IEEE on AP, v.42, N 9, 1994, p. 12801291.

95. Hansen T.B., Yaghjian A.D. Planar near field scanning in the time domain (part 2: Sampling theorems and computation schemes), IEEE on AP, v.42, N 9, 1994, p. 1292-1299.

96. Hansen T.B., Yaghjian A.D. Formulation of probe corrected planar near - field scanning in the time domain. IEEE on AP, v.43, N 6, 1995, p. 569-584.

97. Clouston E.N., Langsford P.A., Evans S. Measurement of anech-oic chamber reflection by time-domain techniques, IEE Proc., 1988, H135, N 2, p. 93-97.

98. Патент 88196 (ПНР). Опубл. 15. 03. 77.

99. Патент 54 31950 (Япония). Опубл. 11. 10. 79.

100. Adams J.D., Cooke W.P. А 2 4 GHz broad band antenna measurement system, AP-S Int. Symp., Amherst., 1976, p. 303-309.

101. Патент 1542833 (Великобритания). Опубл. 28. 03. 79.

102. Boyles J.W. Using a network analyzer to measure the radiation pattern of a dipole antenna using time domain and gating, 4th ICAP-85, Coventry, 16-19 Apr., 1985, London, N. Y., 1985, p. 218- 222.

103. Davies D.E.N., Vakil S.M. Field probe measuring both amplitude and phase of antenna radiation patterns, Electron. Lett., 1980, v. 16, N23, p. 873-875.

104. Callignon G., et. all. Fast near field antenna probing by means of the modulated scattering technique, Int. Symp. Dig. Antennas and Propag., Albuquerque, N.Y., May 24—28, 1982, v.l, p. 214-217.

105. Калинин А.В. Многочастотный способ определения поля антенны в ближней зоне. Изв. Вузов, Радиофизика, 1988, т. 31, № 4, с.495- 500.

106. Corona Paolo, et. all. Use of a reverberation enclosure for measurements of radiated power in the microwave range, IEEE Trans. Electro-magn. Compatib, 1976, v. 18, N 2, p. 54-59.

107. Widrow В., Duvall K.M., Gooch R.P., Newman W.C. Signal cancellation phenomena in adaptive antennas: causes and cures, IEEE Trans., 1980, v. AP-30, N 3, p. 469-478.

108. King R.J., Yen Y.H. Probing amplitude, phase and polarization of microwave field distributions in real time, IEEE Trans. Microwave Theory and Techn., 1981, v. 20, N 11, p. 1225-1231.

109. Jamane Kunlyoshi, Yuba Yoshinary, Matsuo Masaru. Measurement of radiation field distributions by vibrating scattering method, Trans. Inst. Electron, and Commun. Eng., Jap, 1977, v. 60, N 12, p. 972-978.

110. Патент 1228682 (ФРГ). Опубл. 01. 06. 67.

111. Патент 3166748 (США). Опубл. 05. 01. 65.

112. Голография. Методы и аппаратура, Под ред. Гинзбург В.М. и Степанова Б.М, М., Сов. радио, 1974, 376с.

113. Воскресенский Д.И., Гринев А.Ю., Воронин Е.Н. Радиооптические антенные решетки, М., Радио и связь, 1986, 240с.

114. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике, Пер. с англ. под ред. И.Г. Арановта, М., Наука, 1974, 832с.

115. Стрэттон Дж.А. Теория электромагнетизма, Пер. с англ. под ред. С.М. Рытова, М., Гостехиздат, 1948, 539с.

116. Воронин Е.Н. Эффективные алгоритмы численной гологра-фической реконструкции, Изв. вузов. Радиоэлектроника, 1990, т. 33, №2, с. 52-63.

117. Appel-Hansen J. Antenna measurement. The Handbook of Antenna Design, London, Peregrines, 1982, v. 1, ch. 8.

118. Измерение электромагнитных помех в экранированных камерах, Э.Э. Доналдсон, У.Р. Фри, ДУ. Робертсон и др., ТИИЭР, 1978, т. 66, №4, с. 118-128.

119. Патент 2556184 (ФРГ). Опубл. 16. 06. 77.

120. Tippet John С., Chang David С Radiation characteristics of electrically small devices in а ТЕМ transmission cell, IEEE Trans. Elec-tromagn. Compatib., 1976, v. 18, N 4, p. 134-140.

121. Srecnivasian Ippalapalli, Chang David С., Mamark T. Emission characteristics of electrically small radiation sources from test in side a ТЕМ cell, IEEE Trans. Electromagn. Compatib., 1981, v. 23, N 3, p. 113121.

122. Marvin A.C. Near field antenna coupling theory in a shielded room: the mutual impedance model, Electromagn. Compat., 1979, 3rd Symp. and Techn. Exhibit., Rotterdam, 1979, p. 521-526.

123. Nacane Hiroshi, et. all. Trans. Inst. Elect. Eng. Jap., 1981, A 101, N11, p. 48.

124. Hill D. R. New technique to improve antenna measurements in the presence of site reflection, Electron. Lett., 1981, v. 17, N 7, p. 257-258.

125. Pereira J.F.R., Anderson A.P., Bennett J.C. A procedure for near field measurement of microwave antennas without anechoic environments, 3rd Int. Conf. Antennas and Propag., ICAP- 83, Norwich, N.Y., 1983, p. 219-223.

126. Мицмахер М.Ю., Торгованов В.А. Безэховые камеры СВЧ, М., Радио и связь, 1982, 128с.

127. Страхов А. Ф. Автоматизированные антенные измерения, М., Радио и связь, 1985, 136с.

128. Справочник по антенной технике, Под ред. Я.Н. Фельда, Е.Г. , Зелкина, М., ИПРЖР, 1997.

129. Burnside Walter. Compact ranger-past, present and future, Int. Symp. Dig. AP, Blacksburg, June 15-19, 1987, N.Y., v. 1, p.5.

130. Bennett J.C. Recent developments in near-field antenna measurements, 5th Int. Conf. Antennas and Propag., ICAP-87, Heslington, London, 1987, pt. 1, p. 467-472.

131. Davies D.E.N., Withers M.J. New approach to compact measurements on reflector antennas, Electron. Lett., 1981, v. 17, N 25-26, p. 960-961.

132. Chalaupka H., Galka M., Schlendermann A. Determination of antenna radiation pattern from frequency-domain measurements in reflecting environment, Electron. Lett., 1979, v. 15, N 17, p. 512-513.

133. Bennet J. С., Griziotis A. Removal of environmental effects from antenna radiation patterns by convolution processing, 3rd Int. Conf. Antennas and Propag., ICAP 83, Norwich, N. Y., 1983, p. 224-228.

134. Плохих C.A., Сазонов Д.M., Щербаков В.И. Метод тестовых антенн для антенных измерений, Изв. вузов, Радиоэлектроника, 1987, т. 30, № 2, с. 59-64.

135. Шишов Ю.А. Определение характеристик антенн по измерениям поля в ближней зоне, Зарубежная радиоэлектроника, 1983, № 10, с. 58-74.

136. Вендик О.Г. Антенны с немеханическим движением луча (Введение в теорию), М., Сов. радио, 1965, 360с.

137. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ, М., Высшая школа, 1988, 432с.

138. Ерохин Г.А., Кочержевский В.Г. Особенности расчёта взаимных импедансов произвольных антенн по их диаграммам направленности, В сб. «Антенны», вып. 1(40), М., 1998, с. 9-14.

139. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц, М., Наука, 1966, 576с.

140. Марков Г. Т., Петров Б.М., Грудинская Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн, М., Сов. радио, 1979, 376с.

141. Воронин Е.Н. Антенные измерения в эховых условиях, Труды III Всесоюзной конференции по антенным измерениям, Ереван, ВНИИРИ, 1984, с. 302-304.

142. Воронин Е.Н. Голографические аспекты томографии, В сб. научных трудов МЭИ, № 643, М., МЭИ, 1991, с. 5-29.

143. Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин E.A. Устройства СВЧ, М., Высшая школа, 1981, 295с.

144. Вычислительные методы в электродинамике, Под ред. Р. Митры, М., Мир, 1977, 185с.

145. Лавров Г.А. Взаимное влияние линейных вибраторных антенн, Связь, 1975, 129с.

146. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн, М., Энергия, 1967, 376с.

147. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач, М., Наука,1986, 287с.

148. Френке Л. Теория сигналов, Пер. с англ. Под ред. Д.Е. Вак-мана, М., Сов радио, 1974, 344с.

149. Уилкинсон Дж. X. Алгебраическая проблема собственных значений, М., Наука, 1970, 458с.

150. Усин В.А., Шведова Н.А. О требуемой дискретности измерений ближнего поля антенн на цилиндрической поверхности, Радиотехника (Харьков), 1984, вып. 65, с. 91-95.

151. Hoffman J.В., Grimm K.R. Far-field uncertainty due to random near-field measurement error, IEEE Trans. AP, v.36, p. 774-780, June, 1988.

152. Newel.А.С., Stubenrauch C.F. Effect of random errors in planar near-field measurement, IEEE Trans. AP, v.36, p. 769-773, June, 1988.

153. Romen J., Jofre L., Cardama A. Far-field errors due to random noise in cylindrical near-field measurements, IEEE Trans. AP, v. 40, p. 7984, January, 1992.

154. Харкевич A.A. Теория информации. Опознание образов, Избранные труды в 3 х томах, т. 3, М., Наука, 1973, 524с.

155. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений, Д., Энергоатомиздат, 1991, 304с.

156. Ovidio М. Bucci, Giuseppe D'Elia, Giovanni Leone, Rocco Pi-erri. Far-field pattern determination from the near-field amplitude on two surfaces, IEEE Trans, on AP-38, №11, 1999, p. 1772-1779.

157. Зелкин Е.Г., Соколов В.Г. Методы синтеза антенн, М., Сов. радио, 1980, 296с.

158. ВакманД.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов, М., Сов. радио, 1973, 312с.

159. Jlemoea Т.А., Пантелеев А.В. Экстремум функций в примерах и задачах, М., МАИ, 1998, 376с.

160. А.P. Anderson, S. Sali, New possibilities for phase less microwave diagnostics Part 1: Error reduction techniques, Proc. Inst. Elect. Eng., v. 132, p. 291-298, Aug., 1985.

161. T. Isernia, G. Leone, R. Pierri, Radiation pattern evaluation from near field intensities on planes, IEEE Trans, on AP, v. 44, N 5, p.701-710, May, 1996.

162. R.G. Yaccarino, Y. Rahmat Samii. Phase less bi-polar planar near - field measurements and diagnostics of array antennas, IEEE Trans, on AP, v. 47, N 3, p. 574-583, March, 1999.

163. P. Petre, Т.К. Sarkar, Planar near field to far - field transformation using an equivalent magnetic current approach, IEEE Trans, on AP, v. 40, N 11, p. 1348-1356, November, 1992.

164. F. Las-Heras, Т.К. Sarkar, A direct optimization approach for source reconstruction and NF-FF transformation using amplitude only data, IEEE Trans, on AP, v. 50, N 4, p. 500-510, April, 2002.

165. F. Las-Heras, Sequential reconstruction of equivalent currents from cylindrical near field, Electronics Letters, v. 35, N 3, p. 211-212, February, 1999.

166. Воеводин В.В., Кузнецов Ю.А. Матрицы и вычисления, М., Наука, Главная ред. физ.- мат. литературы, 1984, 320с.

167. Поставление Правительства Российской Федерации № 368 от 20.04.95г., Федеральная программа модернизации Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации на период до 2005 года.

168. Теоретические основы радиолокации, Под ред. Ширмана Я.Д., М., Советское радио, 1970, 560с.

169. Лукьяненко В.И. Техническая эксплуатация радиоэлектронного оборудования аэропортов, М., МГТУГА, 2003, 156с.

170. Указание МГА № 31-48 от 29.08.79г., О предельных отклонениях самолёта по курсу и глиссаде при заходе на посадку, М., МГА, 1с.

171. Указание МГА № 156 от 12.08.81г., О предельных отклонениях самолёта при посадке на ВПП, М., МГА, 1с.

172. Руководство по технической эксплуатации РВ 5Р, М., МИИГА, 1980.

173. Руководство по технической эксплуатации радиовысотомера А-031, М., МИИГА, 1980.

174. Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию АБСУ-154-2, М., МИИГА, 1983.

175. Елисов JI.H., Баранов В.В. Управление и сертификация в авиационной транспортной системе, М., Воздушный транспорт, 1999, 352с.

176. Федосов Е.А. Автоматизированное зависимое наблюдение -единственное возможное решение, Авиарынок (авиационно-космический журнал стран содружества), М., 2000, № 2, с. 22-23.

177. Ларичев О.И. Противоречивые свойства методов индивидуального выбора, Доклады Академии Наук, 2001, том 378, №2, с. 168-172.

178. РАСЧЁТ НАПРЯЖЁННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, НАВЕДЁННОГО НА ЭЛЕМЕНТЕ ЗОНДА.

179. В случае линейных бесконечно протяжённых по оси Z вибраторов рассматриваемая электродинамическая задача превращается в двухмерную. При этом функция Грина будет иметь вид

180. G = -j/4HQ2\kR), где H(02\kR) функция Ханкеля второго рода нулевого порядка от аргумента kR; j - мнимая единица; k = 2п / A,; R -расстояние от источника излучения до элемента измерительного зонда 145.

181. Теперь выражение для Ёу можно представить в видеу =^.J{r)k2H«\kR)^HV4cos0 * R Rllk{Y~J')2 H\2){kR).dY\ (П1.5)R

182. В ближней зоне излучающего вибратора электрическое поле также имеет и составляющую Ех , определяемую так1. Ш.6)1. У(08 0 дХд Y

183. С учётом (П1.2) и (П1.3) получаем д2Ау k2(Y-Y')(X-X') „{г)dYdX R2 Hq(kR ) +2k(Y Y')(X - X')H2)(kR)1. П1.7)1. R3

184. В этом случае выражение для Ёх имеет вид1. ЫЩ о °lk(Y-Y')(X~X') н(2) {mdr (П1.8)R

185. Таким образом, для случая Ym —> Yn можно получитьгде 2Л длина элементарного электрического диполя, на котором ток J(A) имеет постоянное значение. Проведя замену переменных, запишем выражение (П 1.10) в виде

186. РАСЧЁТ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОЛЯ, НАВЕДЁННОГО НА ЭЛЕМЕНТЕ ДУГОВОГО ЗОНДА

187. Расчёт ближнего поля излучающей антенны произведём с учётом косинусного распределения тока по вибратору, при этом аппроксимируем ток кусочно постоянными функциями 149.

188. А'у =J-°f J(Y')eM~Jkr)dY'. (П2.3)471 ^ г

189. Подставляя (П2.3) в (П2.2) получим для Ёу следующее выражение Ёу= 1 lk2J(Y')eXp{-jkr)dr +1. У471С080 0J г0,5хо дГ1. J(Y')exp(-jkr) dy;■ (П2.4)

190. Дважды дифференцируем второе слагаемое в (П2.4), что даётдГ1. J(Y')exp(-jkr)чг jk kl{Y -Y')2 +\ j3k(Y-Y')п\21. J(Y')\~-г3(7 Y')1 exp(-jkr)5 J 51. Г Г

191. Окончательное выражение для Еу принимает вид1. EY