В НГТУ НЭТИ создают антенну для увеличения электродинамического ресурса устройств
Разработанный учеными университета метод — использование нетрадиционного возбуждения токов на элементарных излучателях.
Работа над проектом «Фундаментальное исследование электродинамических моделей многодиапазонных излучателей с источником возбуждения с нестандартной пространственной структурой» ведется при поддержке Российского научного фонда. Руководитель проекта — профессор кафедры радиоприемных и радиопередающих устройств РЭФ доктор технических наук Анатолий Горбачев.
Исследование направлено на изучение электродинамических свойств сложных электромагнитных систем, в которых поверхностные токи проводимости на поверхности элементарных излучателей возбуждаются источником с измененной пространственной структурой. Решение разработчиков НГТУ НЭТИ отличается от классического подхода: в новой модели источника электродвижущей силы клеммы разнесены на значительное расстояние, что позволяет снизить влияние магнитных кольцевых токов в зазоре между смежными концами плеч диполя. Это позволяет увеличить качество согласования таких излучателей с питающим фидером и, как следствие, повысить общую эффективность таких антенн.
«Первый этап нашего проекта представляет собой фундаментальное исследование, в ходе которого мы работаем над математической моделью всего устройства, включая элементарные излучатели, схему разводки и диаграмму направленности. Второй этап, более инженерный, — изготовление образца антенной решетки для тестирования и реализации. Планируется, что антенна будет устанавливаться на подвижные платформы. Ее задача — излучать электромагнитные волны, а затем по отраженному сигналу собирать информацию о различных объектах. Например, дрон пролетает над местностью, собирая информацию, после этого компьютер обрабатывает данные, на основе которых строится дальнейший сценарий действий. Сама антенная решетка по габаритам имеет размер листа формата А4 и состоит из диаграммообразующего устройства, формирующего главные лучи диаграммы направленности, и излучателей. В зависимости от компоновки, решетка может содержать четыре или восемь излучателей. Благодаря своей плоскостной структуре и небольшой толщине (2—3 мм), данная антенная решетка является удобным и эффективным решением для различных задач связи и радиолокации», — рассказал один из участников проекта Сергей Алексейцев, доцент кафедры систем сбора и обработки данных НГТУ НЭТИ.
Ключевое отличие от уже существующих систем — в разработке и исследовании нестандартного типа возбуждения антенны, при котором излучатели возбуждаются не с центра, а с концов. Это новшество позволяет увеличить электродинамический ресурс и освободить центральную часть антенны для установки элементов управления.
«У нас есть изготовленные образцы излучателей, спроектированных с таким возбуждением, а также проведены первые испытания в безэховой камере (помещение, стены которого обшиты материалом, поглощающим электромагнитные волны). В ходе испытаний устанавливается генератор, передающая и приемная антенны. Прототип исследуемой антенны излучает электромагнитные волны, которые затем захватываются приемной антенной. Таким образом, происходит измерение диаграммы направленности, отражающей характеристики излучения. В ходе этих экспериментов мы подтвердили результаты математического моделирования», — дополнил Сергей Алексейцев.
У разрабатываемой антенной решетки есть несколько потенциальных сфер применения. По словам разработчика, одна из них — это агропромышленный комплекс, например, мониторинг очагов возгорания лесных пожаров или наблюдение за состоянием посевов. Также антенные решетки НГТУ НЭТИ могут использоваться для организации оперативной связи между объектами экстренных специализированных городских служб.
На снимке: антенная решётка в безэховой камере.
Фото: Новосибирский государственный технический университет