Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Антенны и устройства микроволновой техники

Диссертационная работа:

Летаяф Мохамед Али. Проектирование антенных решеток с оптимизацией их характеристик по конструктивным параметрам : дис. ... канд. техн. наук : 05.12.07 Казань, 2006 141 с. РГБ ОД, 61:07-5/1702

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Оптимизационные подходы к проектированию антенных 11

решеток

1.1. Методы проектирования антенных решеток и их развитие .... 11

1.2. Задача проектирования антенны в оптимизационной
постановке 14

  1. Математические модели антенной решетки 17

  2. Постановка задачи исследования 34

Глава 2. Методы численной дискретной оптимизации 36

  1. Методы численной оптимизации и их классификация 36

  2. Особенности методов дискретной оптимизации на конечных множествах 38

  3. Метод циклического покоординатного поиска из случайных начальных точек 42

2.4. Метод циклического вложенного частичного перебора с
вариациями по глубине вложения 46

2.5. Метод циклического динамического программирования 48

Выводы по второй главе 51

Глава 3. Оптимизация дискретного фазового управления и
двоичных делительных схем антенных решеток 52

3.1. Задача оптимизации дискретного фазового распределения в
антенной решетке, работающей в условиях наличия помех 52

  1. Результаты решения задачи оптимизации дискретного фазового распределения 56

  2. Задача оптимизации двоичной распределительной схемы антенной решетки 71

з 3.4. Результаты решения задачи оптимизации двоичной

распределительной схемы антенной решетки 82

Выводы по третьей главе 96

Глава 4. Оптимизация, моделирование и экспериментальное

исследование антенной решетки спиральных излучателей 98

  1. Решение задач оптимизации антенной решетки 98

  2. Построение проволочной модели спирального излучателя.... 105

  3. Моделирование антенной решетки спиральных излучателей.. 109

4.4. Результаты экспериментального исследования решетки

спиральных излучателей 119

Выводы по четвертой главе 122

Заключение 123

Литература 125

Приложения 137

П1. Свидетельства об отраслевой регистрации программ 138

П2. Акт внедрения результатов работы в учебный процесс 141

Введение к работе:

Актуальность темы.

Радиотехнические системы, т.е. системы, осуществляющие передачу информации по радиоканалу, все шире применяются в различных областях. Кроме традиционного военного применения это навигация и связь, радиовещание и эфирное телевидение, спутниковое телевидение, сотовая телефония, беспроводной Интернет и многое другое. Растет интенсивность использования частотно-территориального ресурса, обостряются вопросы электромагнитной совместимости. Массовое производство радиоаппаратов гражданского назначения требует минимизации затрат.

Антенна является обязательным элементом радиосистемы, который отвечает за излучение и прием радиосигнала в нужном направлении или на заданную территорию. В тоже время антенна обеспечивает защиту от сигналов, приходящих с нежелательных направлений, которые принято называть помехами. Габаритные размеры антенн жестко связаны с длиной волны, коэффициентом усиления, уровнем боковых лепестков и другими. Они плохо поддаются миниатюризации, в отличие от других узлов радиосистем. На практике остро стоит вопрос об оптимизации конструкций антенн.

Среди большого количества типов антенн особое внимание привлекают антенные решетки. Кроме традиционного их применения в качестве сканирующих антенн, они обладают широкими возможностями по управлению характеристиками диаграмм направленности. Именно поэтому они чаще всего являются объектами оптимизации, при которой стремятся простейшими средствами, с минимальными затратами обеспечить необходимые современным радиосистемам характеристики.

Традиционный подход к задаче проектирования антенной решетки предусматривает деление задачи на две части: внешнюю и внутреннюю. При решении внешней задачи определяют необходимое для обеспечения требуемых характеристик амплитудно-фазовое распределение по элементам антенной решетки. Решение внутренней задачи должно обеспечить реализацию этого распределения, т.е. подразумевает разработку конструкции системы деления мощности и фазирования.

Даже оптимальные порознь решения внешней и внутренней задач не обеспечивают оптимальности итоговой конструкции антенны. Учет же существующих всегда конструктивных, технологических и экономических ограничений достаточно сложен, особенно на завершающих этапах проектирования. Полученные в этой области научные результаты достаточно интересны, но далеко не охватывают всего круга инженерных задач.

Исходя из этих соображений, можно утверждать, что разработка методов и алгоритмов оптимизации характеристик антенных решеток по конструктивным параметрам с непосредственным учетом возможностей технической реализации является актуальной научно-технической задачей.

Цель и задача исследования.

Целью работы является повышение эффективности проектирования антенн для радиоэлектронных систем путем оптимизации антенных решеток по техническим системным характеристикам с учетом возможностей конструктивной реализации.

Для достижения этой цели в диссертации решена задача разработки методов, алгоритмов и программных средств для оптимизации характеристик антенных решеток по конструктивным параметрам с непосредственным учетом возможностей их технической реализации. Эта общая задача включает в себя ряд частных задач:

анализ требований к математической модели и построение многоуровневой модели антенной решетки;

анализ и развитие методов и алгоритмов численной оптимизации антенной решетки;

оптимизация законов дискретного фазового управления в антенной решетке при ее работе в условиях наличия помех;

построение оптимальной схемы двоичного распределительного устройства антенной решетки.

Методы исследования.

В данной работе используются методы математического анализа, матричной алгебры, теории интегральных уравнений, методы дискретного математического программирования, экспериментальные методы. При решении задач использованы программы Delphi 6.0 и MMANA.2.03.

Научная новизна работы.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

  1. Обоснован и развит подход к задаче проектирования антенной решетки как к задаче оптимизации по набору ее конструктивных параметров.

  2. На основании анализа алгоритмического сходства существующих методов оптимизации предложен метод вложенного циклического частичного перебора с вариациями по глубине вложения.

  3. Предложена модификация метода циклического покоординатного поиска с использованием случайного выбора порядка перебора координат.

  4. Сформулирована и решена задача оптимизации дискретного фазового управления антенной решеткой при ее работе в условиях наличия помех.

  5. Сформулирована и решена задача оптимизации схемы двоичного распределительного устройства антенной решетки. Проведено сравнение эффективности рассматриваемых методов численной дискретной оптимизации.

Достоверность результатов.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждена строгостью используемых математических методов, непротиворечивостью полученных результатов, хорошим совпадением результатов расчета и эксперимента.

Практическая ценность работы.

Результаты работы в виде предложенных подходов, алгоритмов, программ позволяют повысить эффективность проектных решений учетом уже с первых шагов проектирования возможностей технической реализации.

Внедрение результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы использовались в НИР: по НТП «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» в подпрограмме 209 – «Информационно-телекоммуникационные технологии», проект 02.01.009 «Разработка методов планирования и оптимизации использования частотно-территориальных ресурсов для служб подвижной радиосвязи на основе геоинформационных технологий и оптимизации характеристик антенн», (номер гос. рег. 01.2.00.305534) и проект 02.01.008 «Разработка принципов построения и оптимизации параметров систем мобильной связи на базе применения интеллектуальных многолучевых антенных устройств», (номер гос. рег. 01.2.00.305532).

Методика и программы оптимизации антенных решеток внедрены в учебный процесс кафедры радиоэлектронных и телекоммуникационных систем Казанского государственного технического университета им.А.Н.Туполева.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы обсуждались на следующих конференциях: Всероссийской НТК «Информационно-телекоммуникационные технологии», Москва, МЭИ, 2004 г., 9-ой Всероссийской НТК студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании», Рязань, 2004 г., Всероссийской НПК «Авиакосмические технологии и оборудование», Казань, 2004 г., Международной молодежная научная конференция «Туполевские чтения», Казань, 2005г., Первой НТК зарубежных аспирантов и магистрантов КГТУ им.А.Н.Туполева, Казань, 2005 г., 3-ей Международной НПК «Инфокоммуникационные технологии глобального информационного общества», Казань,2005 г., Второй НТК зарубежных аспирантов и магистрантов КГТУ им.А.Н.Туполева, Казань, 2006 г., Международной НТК «Физика и технические приложения волновых процессов», Самара, 2006 г., Международной НТК «Авиакосмические технологии и оборудование», Казань, 2006 г.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 8 статей, тезисы докладов в трудах 6 международных и всероссийских конференций, 3 свидетельства об отраслевой регистрации разработок. Материалы диссертационной работы вошли в 7 научно-технических отчетов по НИР, выполняемых в рамках НТП «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» в 2003 – 2005 г.г.


Структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Она изложена на 141 странице и содержит 116 рисунков и 11 таблиц. Список использованной литературы включает 113 пунктов.

Научные положения, выносимые на защиту.

На защиту выносятся следующие научные положения, выдвигаемые на основе полученных в диссертационной работе результатов.

1. Формулировка задачи проектирования антенной решетки как задачи оптимизации характеристик по конструктивным параметрам с непосредственным учетом возможностей их технической реализации.

2. Алгоритм вложенного циклического частичного перебора с вариациями по глубине вложения и модификация метода циклического покоординатного поиска с использованием случайного выбора порядка перебора координат.

3. Постановка и решение задачи проектирования антенной решетки, работающей в условиях наличия помех, как задачи поиска оптимальных законов управления, реализуемых дискретными фазовращателями.

4. Постановка и алгоритм решения задачи проектирования оптимальной схемы двоичного распределительного устройства антенной решетки.

5. Результаты оптимизации, моделирования и экспериментального исследования фазированной антенной решетки спиральных излучателей.

Подобные работы
Дупленкова Мария Дмитриевна
Исследование и проектирование двумерно-периодических антенных решеток щелевых излучателей на основе плоского волновода
Сукачёв Юрий Александрович
Исследование энергетических соотношений, расчет выходных характеристик и оптимизация параметров балансовых электронно-механических часов
Гаврилов Константин Владимирович
Применение алгоритма сохранения массы при расчете гидромеханических характеристик и оптимизации параметров сложнонагруженных подшипников скольжения
Деев Вячеслав Юрьевич
Повышение эффективности функционирования энергетической части мобильного сельскохозяйственного агрегата путем оптимизации параметров механического регулятора и характеристик нагрузки
Узбеков Фуад Минирович
Оптимизация геометрических параметров кузова автомобиля по аэродинамическим характеристикам
Барышников Евгений Николаевич
Исследование процесса регулирования технологических параметров при изготовлении оптических модулей с целью оптимизации эксплуатационных характеристик волоконно-оптических кабелей
Строчак Михаил Григорьевич
Оптимизация геометрических и конструктивных параметров алмазных зубчатых хонов на основе управления характеристиками станочного зацепления
Ганькова Татьяна Анатольевна
Обоснование выбора параметров инерционного трансформатора на основе анализа методов построения и оптимизации внешней характеристики
Каргопольцев Алексей Владимирович
Методика выбора параметров нелинейной системы управления самолетом с использованием искусственной нейронной сети для оптимизации пилотажных характеристик
Федотчев Виктор Александрович
Комплексная методика оптимального проектирования и исследования параметров и характеристик колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net