Анализ характеристик и оптимизация прозрачных цилиндрических антенн

Приводятся способы оптимизации весовых коэффициентов цилиндрических звукопрозрачных многоэлементных антенн с учетом совокупности требований к их характеристикам. Рассматриваются антенны, состоящие только из ненаправленных элементов. Оптимизация производится для весовых коэффициентов дуги антенны, многократное повторение которой в вертикальной плоскости приводит к формированию цилиндрической конструкции. Рассматриваются следующие варианты построения весовых коэффициентов: в соответствии со спадающим от основного лепестка антенны к тыльной области распределением весов; синтезированным компромиссным методом в полосе частот и на тоне; частично оптимизированным методом. Произведен анализ характеристик направленности антенн, полученных в результате различных способов построения весов. В качестве альтернативной конструкции антенн рассмотрен вариант построения «двухслойных» цилиндрических антенн, в которых каждый элементарный приемник состоит из двух ненаправленных элементов, расположенных вдоль радиальной линии цилиндра. Показано, что характеристики направленности таких антенн близки по своим параметрам к параметрам антенн с внутренним экраном. Представлены исследования оценки качества полученного результата при применении каждого типа оптимизации. Предложенный в статье критерий качества учитывает требования к увеличению коэффициента концентрации антенны, уменьшению ширины основного лепестка характеристики направленности, отсутствию сверхнаправленных решений, а также снижению влияния бокового и тыльного поля. Показано, что при проведении оптимизации весовых коэффициентов наиболее предпочтительным оказывается вариант частичной оптимизации, а наиболее эффективным техническим решением по совокупности технических параметров обладает вариант «двухслойных» цилиндрических антенн.

1. Смарышев М. Д. Параметры круговой цилиндрической антенны при введении двухпараметрического амплитудного распределения Бикмора-Спилмаера // Гидроакустика. 2014. Вып. 19(1). С. 13—20.

2. Малашенко А. Е., Карачун Л. Э., Перунов В. В., Чудаков А. И. Исследование пространственно-временных характеристик гидроакустических сигналов и помех с использованием объемных звукопрозрачных антенн // Подводные исследования и робототехника. 2013. № 1(15). С. 33—37.

3. Воронина Н. Г., Малышкин Г. С., Смирнов А. С., Тимофеев В. Н. К вопросу об оптимизации параметров корабельных бортовых протяженных антенн при неравномерном распределении уровня помехи // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012. Т. 5, № 3. С. 56—68.

4. Малышкин Г. С. Оптимальные и адаптивные методы обработки гидроакустических сигналов. Т. 2. СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2011. 375 с.