Математичні моделі адаптивних за поляризацією антенних решіток на основі інтегральних рівнянь Фредгольма першого роду

Автор(и)

  • А. О. Марченко Національний університет оборони України, м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-1268-8012
  • Ю. А. Гусак Національний університет оборони України, м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-3423-2112
  • С. В. Хамула Воєнна академія імені Євгенія Березняка, м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-0825-7674
  • В. В. Войтко Воєнна академія імені Євгенія Березняка, м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-2490-7697
  • А. Б. Стейскал Науково-дослідний інститут Міністерства оборони України, м. Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-7207-6042
  • В. В. Кузьменко Інститут спеціального зв’язку та захисту інформації Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна https://orcid.org/0009-0003-3251-3820

DOI:

https://doi.org/10.20535/RADAP.2023.93.52-57

Ключові слова:

адаптивна антенна решітка, поляризація, неоднорідна напівпрозора структура, імпедансне тіло, резонансна довжина хвилі, математична модель, інтегральне рівняння Фредгольма першого роду

Анотація

Зазначено про ефект змінюваності поляризації сигналів під час поширення електромагнітних хвиль уздовж земної поверхні, який призводить до втрат потужності сигналів внаслідок рефракції. Цей ефект може бути усунений адаптацією за поляризацією антенних систем, побудованих на основі решітчастих структур, що перетворюють сигнали з будь-якою поляризацією у колову. Такими антенними решітками є поляризаційно-голографічні антени, задачу дифракції електромагнітних хвиль у яких доцільно розв’язувати методами інтегральних рівнянь, що дають змогу визначати параметри антен через трансформацію первинного електромагнітного поля у вторинне на основі принципів голографії. Наведено фізичну модель неоднорідного напівпрозорого тіла, що за своїми властивостями відповідає адаптивній за поляризацією антенній решітці. Математично формалізовано електродинамічну модель напівпрозорого тіла на основі інтегрального рівняння Фредгольма першого роду, як постановка і розв’язання зворотної електродинамічної задачі, що зв’язує первинне електромагнітне поле, поверхневий струм та поверхневий імпеданс. Такий імпеданс є голографічним ядром інтегрального рівняння, яке дає змогу синтезувати імпедансну поверхню для хвиль колової поляризації. Розглянуто фізичну модель неоднорідного тіла, що має декілька шарів, для якої розроблено математичну (електродинамічну) модель багатошарового імпедансного тіла, дифракція електромагнітних хвиль на якому формалізується системою інтегральних рівнянь Фредгольма першого роду для різних резонансних довжин хвиль з урахуванням впливу інших шарів. Подальшими дослідженнями слід вважати опис процесу поширення електромагнітних хвиль, з урахуванням їх багатократного відбиття у планарному імпедансному тілі та удосконалення матричного методу визначення коефіцієнтів проходження та відбиття в таких тілах.

Біографії авторів

А. О. Марченко , Національний університет оборони України, м. Київ, Україна

кандидат технічних наук

Ю. А. Гусак , Національний університет оборони України, м. Київ, Україна

доктор військових наук, професор

С. В. Хамула , Воєнна академія імені Євгенія Березняка, м. Київ, Україна

кандидат технічних наук, доцент

В. В. Войтко, Воєнна академія імені Євгенія Березняка, м. Київ, Україна

кандидат технічних наук, старший дослідник

А. Б. Стейскал, Науково-дослідний інститут Міністерства оборони України, м. Київ, Україна

кандидат технічних наук, старший дослідник

Посилання

References

Kushnir, O. I., Vasiuta, K. S., Ozerov, S. V., Lytvyn, A. V. and Severilov, A. V. (2017). Osnovni tendentsii ta perspektyvy rozvytku viiskovoho radioreleinoho zviazku [Main trends and development prospects of military radio relay communication]. Scientific Works of Kharkiv National Air Force University, Vol. 4(53), pp. 7-11.

Narytnyk T. M., Pochernyayev V. M., Povkhlib V. S. (2019). Tsyfrovi radioreleyni ta troposferni liniyi zv'yazku [Digital radio relay and tropospheric communication lines]. Odesa: ONAZ im. O. S. Popova, pp. 27–32.

Hanzo L., Akhtman Y., Wang L., Jiang M. (2010). MIMO-OFDM for LTE, WiFi and WiMAX. Coherent versus Non-coherent and Cooperative Turbo-transceivers. UK: J. Wiley & Sons, 658 p. DOI:10.1002/9780470711750.

Wu Y., Xiao C., Ding Z., Gao X., Jin S. (2018). A Survey on MIMO Transmission With Finite Input Signals: Technical Challenges, Advances, and Future Trends. Proceedings of the IEEE, Vol. 10(106), pp. 1779–1833. DOI:10.1109/JPROC.2018.2848363.

Checcacci F., Russo V., and Scheggi A. M. (1970). Holographic antennas. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 18, No. 6, pp. 811-813. doi: 10.1109/TAP.1970.1139788.

Sukharevsky O. I., Vasilets V. A., Kukobko S. V., Nechitaylo S. V., Sazonov A. Z. (2009). The Electromagnetic Wave Scattering by Aerial and Ground Radar Objects: monograph. Ed. by Sukharevsky O. I. Kharkiv: HUPS, 2009. 468 p.

M. Salehi, H. Oraizi (2022). Holographic Transmitarray Antenna with linear polarization in X band. AEU -- International Journal of Electronics and Communications, Vol. 146. DOI: 10.1016/j.aeue.2022.154115.

M. Li, M.-c Tang and S. Xiao. (2019). Design of a LP, RHCP and LHCP Polarization-Reconfigurable Holographic Antenna. IEEE Access, Vol. 7, pp. 82776–82784. DOI: 10:1109/ACCESS.2019.2923672.

Y. Li, A. Li, T. Cui, and D. F. Sievenpiper. (2018). Multiwavelength Multiplexing Hologram Designed Using Impedance Metasurfaces. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 66, No. 11, pp. 6408-6413. DOI: 10.1109/TAP.2018.2869427.

Karimipour M. and Komjani N. (2018). Holographic-Inspired Multibeam Reflectarray With Linear Polarization. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 66, No. 6, pp. 2870-2882. doi: 10.1109/TAP.2018.2823776.

M. Movahhedi and N. Komjani. (2020). Dual-frequency dual orthogonal polarization wave multiplexing using decoupled pixels based on Holographic technique. Optics Express, Vol. 28, Iss. 8, pp. 12424-12438. doi: 10.1364/OE.391380.

Emamian H., Oraizi H., Moieni M. M. (2019). Design of Wide-band Dual-beam Leaky-wave Antenna using the Holographic Theory. 27th Iranian Conference on Electrical Engineering, pp. 1456-1460. DOI: 10.1109/IranianCEE.2019.8786404.

Wu G. B., Chan K. F., Shum K. M. and Chan C. H. (2021). Millimeter-Wave Holographic Flat Lens Antenna for Orbital Angular Momentum Multiplexing. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 69, No. 8, pp. 4289-4303/ doi: 10.1109/TAP.2020.3048527.

Marchenko A. O., Husak Yu. A. (2019). Constructive Synthesis Multilayer Polarization Holographic Antenna. Recommendations for Implementation of Research Results. Modern Information Technologies in the Sphere of Security and Defence, Vol. 35, No. 2, pp. 5–12. DOI: 10.33099/2311-7249/2019-35-2-5-12.

Marchenko A. O., Husak Yu. A., Voytko V. V. Bahatosharova polyaryzatsiyno-holohrafichna antena. Patent na korysnu model' № 142499; zayavl. 06.12.2019; opubl. 10.06.2020 [Multilayer polarization-holographic antenna. Utility model patent No. 142499; statement 06.12.2019; published 10.06.2020].

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-09-30

Як цитувати

Марченко , А. О., Гусак , Ю. А., Хамула , С. В., Войтко, В. В., Стейскал, . А. Б. і Кузьменко , В. В. (2023) «Математичні моделі адаптивних за поляризацією антенних решіток на основі інтегральних рівнянь Фредгольма першого роду: », Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (93), с. 52-57. doi: 10.20535/RADAP.2023.93.52-57.

Номер

Розділ

Конструювання радіоапаратури

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають