Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method
This paper is dealt with a general modeling method for Time Domain analysis of aperture antenna pulse radiation. Non-synchronous excitation is the main feature of the proposed approach. We solve in a closed-form the problem of pulse radiation from the rectangular aperture with uniform amplitude dist...
Saved in:
| Published in: | Радиофизика и радиоастрономия |
|---|---|
| Date: | 2002 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Радіоастрономічний інститут НАН України
2002
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122344 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method / A.Yu. Butrym, V.A. Katrich, V.B. Kazanskiy, N.N. Kolchigin, S.N. Pivnenko // Радиофизика и радиоастрономия. — 2002. — Т. 7, № 4. — С. 394-397. — Бібліогр.: 8 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-122344 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Butrym, A.Yu. Katrich, V.A. Kazanskiy, V.B. Kolchigin, N.N. Pivnenko, S.N. 2017-07-02T16:24:57Z 2017-07-02T16:24:57Z 2002 Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method / A.Yu. Butrym, V.A. Katrich, V.B. Kazanskiy, N.N. Kolchigin, S.N. Pivnenko // Радиофизика и радиоастрономия. — 2002. — Т. 7, № 4. — С. 394-397. — Бібліогр.: 8 назв. — англ. 1027-9636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122344 This paper is dealt with a general modeling method for Time Domain analysis of aperture antenna pulse radiation. Non-synchronous excitation is the main feature of the proposed approach. We solve in a closed-form the problem of pulse radiation from the rectangular aperture with uniform amplitude distribution and linear time delay distribution (it corresponds to excitation with travelling wave). Then we use a decomposition approach to calculate pulse fields radiated by Tapered Slot Antenna. We decompose an aperture of TSA into elementary rectangular apertures with given amplitudes (taking into account wave impedance and the fact that the power exponentially decays due to radiation losses) and excitation delays. The radiated field can be obtained by totalizing the fields from each elementary aperture. Then we calculate the fields from an array of TSA in H- and E-plane. We set time delay for each antenna in the array to have the ability of steering the radiation pattern of such system. Some radiation patterns for a single TSA as well as for arrays of TSA with different time delay distribution are presented. Some physical interpretations of the obtained results are given as well. В статье описан общий метод моделирования во временной области импульсного излучения апертурных антенн. В аналитическом виде решена задача излучения импульса прямоугольной апертурой с однородным амплитудным распределением и линейным распределением задержки возбуждения (что соответствует возбуждению бегущей волной). Решение было применено для вычисления импульсного поля, излучаемого расширяющейся щелевой антенной (РЩА), с использованием декомпозиционного подхода. Апертура РЩА представляется в виде набора элементарных прямоугольных апертур с заданными задержками возбуждения и амплитудами (определенными с учетом волнового сопротивления линии и экспоненциального затухания мощности в линии, обусловленного потерями на излучение). Излученное поле можно получить как сумму полей от этих элементарных апертур. Затем мы рассчитали излучение от решетки РЩА в Н- и Е-плоскостях. Временная задержка возбуждения может быть установлена для каждого элемента массива – это дает возможность управлять диаграммой направленности подобной системы. Представлены результаты расчетов диаграмм направленности как для отдельной РЩА, так и для решетки РЩА с различными распределениями задержек возбуждения. Дано физическое объяснение полученных результатов и рекомендации по вопросам электромагнитной совместимости подобных антенных решеток. У статті описано загальний метод моделювання у часовій області імпульсного випромінювання апертурних антен. В аналітичному вигляді розв’язано задачу випромінювання імпульсу прямокутною апертурою з однорідним амплітудним розподілом та з лінійним розподілом затримки збудження (що відповідає збудженню біжучою хвилею). Розв’язок було використано для обчислення (декомпозиційним методом) імпульсного поля, яке випромінюється щілинною антеною, що розширюється (ЩАР). Апертура ЩАР розбивається на елементарні прямокутні апертури із заданими затримками збудження та амплітудами, які визначаються з урахуванням хвилевого опору лінії та експоненціального згасання потужності хвилі у лінії, зумовленого втратами на випромінювання. Випромінене поле можна отримати як суму полів від цих елементарних апертур. Далі було обчислено випромінювання від решітки ЩАР у Н- та Е- площинах. Часова затримка збудження може бути встановлена для кожного елемента – це надає можливість керувати діаграмою спрямованості такої системи. Представлено результати обчислення діаграм спрямованості як для окремої ЩАР, так і для решітки ЩАР із різними розподілами затримок збудження. Дано фізичне пояснення отриманих результатів та рекомендації щодо електромагнітної сумісності таких антенних решіток. en Радіоастрономічний інститут НАН України Радиофизика и радиоастрономия Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method Моделирование по временной области излучения коротких импульсов методом декомпозиции апертуры Моделювання у часовій області випромінювання коротких імпульсів методом декомпозиції апертури Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method |
| spellingShingle |
Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method Butrym, A.Yu. Katrich, V.A. Kazanskiy, V.B. Kolchigin, N.N. Pivnenko, S.N. |
| title_short |
Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method |
| title_full |
Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method |
| title_fullStr |
Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method |
| title_full_unstemmed |
Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method |
| title_sort |
time-domain modeling of short pulses radiation with aperture decomposition method |
| author |
Butrym, A.Yu. Katrich, V.A. Kazanskiy, V.B. Kolchigin, N.N. Pivnenko, S.N. |
| author_facet |
Butrym, A.Yu. Katrich, V.A. Kazanskiy, V.B. Kolchigin, N.N. Pivnenko, S.N. |
| publishDate |
2002 |
| language |
English |
| container_title |
Радиофизика и радиоастрономия |
| publisher |
Радіоастрономічний інститут НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Моделирование по временной области излучения коротких импульсов методом декомпозиции апертуры Моделювання у часовій області випромінювання коротких імпульсів методом декомпозиції апертури |
| description |
This paper is dealt with a general modeling method for Time Domain analysis of aperture antenna pulse radiation. Non-synchronous excitation is the main feature of the proposed approach. We solve in a closed-form the problem of pulse radiation from the rectangular aperture with uniform amplitude distribution and linear time delay distribution (it corresponds to excitation with travelling wave). Then we use a decomposition approach to calculate pulse fields radiated by Tapered Slot Antenna. We decompose an aperture of TSA into elementary rectangular apertures with given amplitudes (taking into account wave impedance and the fact that the power exponentially decays due to radiation losses) and excitation delays. The radiated field can be obtained by totalizing the fields from each elementary aperture. Then we calculate the fields from an array of TSA in H- and E-plane. We set time delay for each antenna in the array to have the ability of steering the radiation pattern of such system. Some radiation patterns for a single TSA as well as for arrays of TSA with different time delay distribution are presented. Some physical interpretations of the obtained results are given as well.
В статье описан общий метод моделирования во временной области импульсного излучения апертурных антенн. В аналитическом виде решена задача излучения импульса прямоугольной апертурой с однородным амплитудным распределением и линейным распределением задержки возбуждения (что соответствует возбуждению бегущей волной). Решение было применено для вычисления импульсного поля, излучаемого расширяющейся щелевой антенной (РЩА), с использованием декомпозиционного подхода. Апертура РЩА представляется в виде набора элементарных прямоугольных апертур с заданными задержками возбуждения и амплитудами (определенными с учетом волнового сопротивления линии и экспоненциального затухания мощности в линии, обусловленного потерями на излучение). Излученное поле можно получить как сумму полей от этих элементарных апертур. Затем мы рассчитали излучение от решетки РЩА в Н- и Е-плоскостях. Временная задержка возбуждения может быть установлена для каждого элемента массива – это дает возможность управлять диаграммой направленности подобной системы. Представлены результаты расчетов диаграмм направленности как для отдельной РЩА, так и для решетки РЩА с различными распределениями задержек возбуждения. Дано физическое объяснение полученных результатов и рекомендации по вопросам электромагнитной совместимости подобных антенных решеток.
У статті описано загальний метод моделювання у часовій області імпульсного випромінювання апертурних антен. В аналітичному вигляді розв’язано задачу випромінювання імпульсу прямокутною апертурою з однорідним амплітудним розподілом та з лінійним розподілом затримки збудження (що відповідає збудженню біжучою хвилею). Розв’язок було використано для обчислення (декомпозиційним методом) імпульсного поля, яке випромінюється щілинною антеною, що розширюється (ЩАР). Апертура ЩАР розбивається на елементарні прямокутні апертури із заданими затримками збудження та амплітудами, які визначаються з урахуванням хвилевого опору лінії та експоненціального згасання потужності хвилі у лінії, зумовленого втратами на випромінювання. Випромінене поле можна отримати як суму полів від цих елементарних апертур. Далі було обчислено випромінювання від решітки ЩАР у Н- та Е- площинах. Часова затримка збудження може бути встановлена для кожного елемента – це надає можливість керувати діаграмою спрямованості такої системи. Представлено результати обчислення діаграм спрямованості як для окремої ЩАР, так і для решітки ЩАР із різними розподілами затримок збудження. Дано фізичне пояснення отриманих результатів та рекомендації щодо електромагнітної сумісності таких антенних решіток.
|
| issn |
1027-9636 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122344 |
| citation_txt |
Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method / A.Yu. Butrym, V.A. Katrich, V.B. Kazanskiy, N.N. Kolchigin, S.N. Pivnenko // Радиофизика и радиоастрономия. — 2002. — Т. 7, № 4. — С. 394-397. — Бібліогр.: 8 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT butrymayu timedomainmodelingofshortpulsesradiationwithaperturedecompositionmethod AT katrichva timedomainmodelingofshortpulsesradiationwithaperturedecompositionmethod AT kazanskiyvb timedomainmodelingofshortpulsesradiationwithaperturedecompositionmethod AT kolchiginnn timedomainmodelingofshortpulsesradiationwithaperturedecompositionmethod AT pivnenkosn timedomainmodelingofshortpulsesradiationwithaperturedecompositionmethod AT butrymayu modelirovaniepovremennoioblastiizlučeniâkorotkihimpulʹsovmetodomdekompoziciiapertury AT katrichva modelirovaniepovremennoioblastiizlučeniâkorotkihimpulʹsovmetodomdekompoziciiapertury AT kazanskiyvb modelirovaniepovremennoioblastiizlučeniâkorotkihimpulʹsovmetodomdekompoziciiapertury AT kolchiginnn modelirovaniepovremennoioblastiizlučeniâkorotkihimpulʹsovmetodomdekompoziciiapertury AT pivnenkosn modelirovaniepovremennoioblastiizlučeniâkorotkihimpulʹsovmetodomdekompoziciiapertury AT butrymayu modelûvannâučasovíioblastívipromínûvannâkorotkihímpulʹsívmetodomdekompozicííaperturi AT katrichva modelûvannâučasovíioblastívipromínûvannâkorotkihímpulʹsívmetodomdekompozicííaperturi AT kazanskiyvb modelûvannâučasovíioblastívipromínûvannâkorotkihímpulʹsívmetodomdekompozicííaperturi AT kolchiginnn modelûvannâučasovíioblastívipromínûvannâkorotkihímpulʹsívmetodomdekompozicííaperturi AT pivnenkosn modelûvannâučasovíioblastívipromínûvannâkorotkihímpulʹsívmetodomdekompozicííaperturi |
| first_indexed |
2025-11-26T08:18:49Z |
| last_indexed |
2025-11-26T08:18:49Z |
| _version_ |
1850618259925106688 |
| fulltext |
Radio Physics and Radio Astronomy, 2002, v. 7, No. 4, pp. 394-397
TIME-DOMAIN MODELING OF SHORT PULSES
RADIATION WITH APERTURE DECOMPOSITION
METHOD
A.Yu. Butrym, V.A. Katrich, O.V. Kazansky, N.N. Kolchigin, S.N. Pivnenko*
Kharkov National University, Ukraine
* Technical University of Denmark, Denmark
E-mail: Alexander.Yu.Butrym@univer.kharkov.ua
This paper is dealt with a general modeling method for Time Domain analysis of aperture antenna pulse ra-
diation. Non-synchronous excitation is the main feature of the proposed approach. We solve in a closed-form the
problem of pulse radiation from the rectangular aperture with uniform amplitude distribution and linear time
delay distribution (it corresponds to excitation with travelling wave). Then we use a decomposition approach to
calculate pulse fields radiated by Tapered Slot Antenna. We decompose an aperture of TSA into elementary rec-
tangular apertures with given amplitudes (taking into account wave impedance and the fact that the power expo-
nentially decays due to radiation losses) and excitation delays. The radiated field can be obtained by totalizing
the fields from each elementary aperture. Then we calculate the fields from an array of TSA in H- and E-plane.
We set time delay for each antenna in the array to have the ability of steering the radiation pattern of such sys-
tem. Some radiation patterns for a single TSA as well as for arrays of TSA with different time delay distribution
are presented. Some physical interpretations of the obtained results are given as well.
Introduction
In light of constantly increasing interest to impulse
radiating antennas for radar, GPR, secret communi-
cation, and so on we need good steerable radiating
systems with high directivity and capable of radiating
ultra short pulses. In this paper we give some explo-
ration of a time array (Time Domain analog of
phased array) with a Tapered Slot Antenna as a basic
element.
Time arrays (i.e. arrays with the ability to set the
excitation time delay for each element separately)
allow to steer the beam in far zone and to perform 3D
scanning in near zone as well. This latter focusing
feature may be very useful in GPR applications.
We use a TSA as a basic element of the array
since it was shown [1] that end-fire antennas (such as
TSA) have some advantages in directivity over
broadside antennas (such as horn, reflector) for short
pulse radiation case.
We introduce a very simple and straightforward
decomposition scheme to model pulse radiation of
any aperture antenna. We use this approach to calcu-
late transient field radiated by TSA [2]. Though this
type of UWB antennas is known since 1979 it has
been closely investigated only in Frequency Domain
[3-7].
Pulse Radiation of an Aperture
In many cases pulse antenna can be adequately de-
scribed by current distribution on the aperture. Let us
consider an aperture with arbitrary current amplitude
and time delay distribution and arbitrary exciting
pulse shape. The field in the far zone can be obtained
as follows [8] (notations are explained in Fig. 1):
( )
( ) ( )( )
0
0
0
04, [[ ] ]
, , ,
R
x y
j d cRtS
t
A f t d d
µ
π
ξ ηξ η τ ξ η η ξ+∂
∂
= − × × ×
− +∫∫
E R e n n
(1)
where ( ),jA ξ η is the amplitude distribution; ( )f t
( , )tJ r
Y
Z
X
O
θ
R
r
( ), , 0ξ η
( ), ,x y z
b
a
Fig. 1. Problem geometry
Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method
Radio Physics and Radio Astronomy, 2002, v. 7, No. 4 395
is the exciting pulse; ( ),dt ξ η is the time delay dis-
tribution; ( ), , 0ξ η is a point on the aperture; 0e is
the current unit vector (it determines polarization);
( ), ,x y z=R is the vector to a point of observation;
/=n R R ; 0 /t R cτ = − is the retarded time.
This is a general formula for aperture radiation
analysis (in far zone) which takes into account non-
synchronous excitation.
Decomposition. Basic Solution
Formula (1) yields a simple closed-form solution for
the case of rectangular aperture (2 2a b× ) with uni-
form amplitude distribution and linear time delay
distribution (in H-plane):
( )
( )( ) ( )( ){ }
0
0
0
2, ,
4 sin
sin sin ,
bcE R t
R
a af f
c c
µθ
π θ α
τ θ α τ θ α
= − ×
−
+ − − − − (2)
where /c vα = , v — the signal propagation veloc-
ity along Ox .
Now we can use this solution to calculate the
fields of any aperture, if only this aperture is repre-
sented as a number of rectangles with the given uni-
form amplitudes and the given linear delay distribu-
tion. We just need to decompose the aperture in the
above mentioned way, apply formula (2) to each rec-
tangle and totalize the fields from all the decomposi-
tion elements. Let us apply this approach to analysis
of Tapered Slot Antenna.
Tapered Slot Antenna Analysis
Tapered Slot Antenna with decomposed aperture is
shown in Fig. 2. We assume that the exciting pulse
travels along the antenna with the speed of light, i.e.
1α = in formula (2). Besides, when determining
the amplitudes of each section we suppose that the
power in this transmission line decreases exponen-
tially due to radiation losses:
( )
2 2const , ,
x
x eZI P e I
Z x
β
β
−
−= = ⋅ ≈ (3)
( )Z x is the wave impedance in the tapered slot line,
we use formulas from [3] to calculate it. The current
distribution in cross-section takes into account singu-
larities on the metal edges [4-6]. We neglect multiple
reflection in the line in this consideration mainly due
to the fact that the signal fades out significantly to the
end of sufficiently long antenna.
The antenna under consideration has the follow-
ing parameters: linearly tapered form with tapering
angle 20°; exciting pulse is of Gaussian form:
( ) ( )( )2exp t
Tf t = − ; antenna length is 4L cT= ;
substrate: 2.22ε = , 0.017d cT= .
In Fig. 3 one can see the calculated time shape
of radiated in different directions fields. The first
derivative of the exciting pulse is radiated in the end-
fire direction (it follows from (2), where finite differ-
Fig. 4. Peak power radiation pattern of the TSA
0.5
H-plane E-plane
L
X
Y
Z
W
0
Fig. 2. Tapered Slot Antenna
Fig. 3. Time shape of radiated field in far zone
θ = 90°
60°
30°
0°
Exciting
pulse shape
A.Yu. Butrym, V.A. Katrich, O.V. Kazansky, N.N. Kolchigin, S.N. Pivnenko
396 Radio Physics and Radio Astronomy, 2002, v. 7, No. 4
ence turns into derivative for 90θ = ° ), while the
time form of the field radiated in side direction is a
sum of two unequal pulses that come from the begin-
ning and from the end of the antenna.
Radiation patterns calculated for peak power:
2( ) max ( , )
t
W E tθ θ
−∞< <∞
= (4)
are presented in Fig. 4.
Arrays of TSA
Let us consider now time arrays of TSA. As was
mentioned in the introduction, time arrays posses the
ability of steering the beam in far zone by setting
certain time delays for each element of an array. The
array of TSA arranged in H-plane is shown in Fig. 5.
The field radiated by such a system can be ob-
tained by summing the fields from each element with
taking into account time delays resulting from differ-
ences in propagation time sin /d cθ (see Fig. 5) and
different excitation time setτ :
( )
( ) ( )( )( )
1
,
1 sin .,
2
sum
N
set
i
E t
N dE t i
c
θ
θ τ θ
=
=
++ − +∑ (5)
We investigate elements arrangement effect on
the peak power radiation pattern. To this end we plot
in Fig. 6 some radiation patterns for different number
of elements N and different spacing d. We adduce the
pattern for the single element (divided by N2) to show
that after separating the pulses from individual ele-
ments the array pattern corresponds exactly to the
pattern of 1 element. It is explained in the inset with
time form at the border of main lobe. One can con-
clude from this figure that the beamwidth is defined
by the distance between outermost elements, whereas
main-lobe to sideway radiation ratio is defined by the
number of elements.
In contrast to phased arrays we haven’t any side
lobes for time arrays, so we needn’t have a dense
array elements arrangement. Moreover, sparse aperi-
odic arrangement is more desirable. Indeed, while an
array radiates one pulse in main direction, it radiates
pulse train outside of main lobe. This pulse train has a
significant power spectral density at the repetition fre-
quency (dependent on the angle) and its harmonics and
can interfere with narrowband receivers. Moreover,
aperiodic arrangement leads to reduction of ringing
resulting from multiple reflections between TSA in the
array, because this reflections will be unsynchronized.
And at the end of our consideration we plot in
Fig. 7 some radiation patterns illustrating beam steer-
ing. Note that when the deviation angle is out of the
single element main lobe, the array radiation is inef-
fective.
Conclusions
We introduce the decomposition technique for calcu-
lating the pulse field of aperture antennas. Time do-
main analysis of TSA was performed with this tech-
nique. Time array of TSA was considered as well. It
was shown that to avoid interference with narrow-
band receivers one should use aperiodic sparse ele-
ments arrangement in the array.
Fig. 6. Peak power radiation patterns for:
1 – N = 2, d = 4 cT 2 – N = 2, d = 8 cT
3 – N = 3, d = 4 cT 4 – N = 1
Exciting pulse
1
2
3
4
Fig. 7. Patterns for different deviation angles:
1 – N = 2, d = 8 cT, θdev = 0°; 2 – N = 2, d = 8 cT, θdev = 30°
3 – N = 2, d = 8 cT, θdev = 60°; 4 – N = 3, d = 4 cT, θdev = 60°
1 2
3
4
θ
θ
d
d s i n θ
Fig. 5. Geometry of the array.
H-plane
Time-Domain Modeling of Short Pulses Radiation with Aperture Decomposition Method
Radio Physics and Radio Astronomy, 2002, v. 7, No. 4 397
References
1. E. A. Marengo, A. J. Devaney, E. Heyman.
IEEE Trans. AP. 1997, AP-45, No.7, pp. 1098-
1106.
2. A.Yu Butrym, O.V. Kazansky. Ukrainian Jour-
nal of Physics. 2002, 47, No. 6, pp. 557-559.
3. R. Janaswamy, D.H. Shaubert. IEEE Trans
MTT. 1986, MTT-34, No. 8, pp. 900-902.
4. R. Janaswamy, D.H. Shaubert. IEEE Trans AP.
1987, AP-35, No. 9, pp. 1058-1065.
5. B. Stockbroeckx and A. Vander Vorst. IEEE
Trans AP. 2000, AP-48, No.1, pp. 19-25.
6. B. Stockbroeckx and A. Vander Vorst. IEEE
Trans AP. 2000, AP-48, No.3, pp. 447-455.
7. Dubrovka F.F., Tereshchenko V.M. Proc. of the
ICATT’99, Sevastopil, Ukraine, 8-11 Sept.
1999. pp. 382-384.
8. A.Yu. Butrym, N.N. Kolchigin, S.N. Pivnenko.
Radiotehnika. 2001, № 6, pp. 29-33 (in Russian).
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВО ВРЕМЕННОЙ
ОБЛАСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ КОРОТКИХ
ИМПУЛЬСОВ МЕТОДОМ
ДЕКОМПОЗИЦИИ АПЕРТУРЫ
А.Ю. Бутрым, В.А. Катрич, О.В. Казанский,
Н.Н. Колчигин, С.Н. Пивненко
В статье описан общий метод моделирования во
временной области импульсного излучения апертур-
ных антенн. В аналитическом виде решена задача из-
лучения импульса прямоугольной апертурой с одно-
родным амплитудным распределением и линейным
распределением задержки возбуждения (что соответст-
вует возбуждению бегущей волной). Решение было
применено для вычисления импульсного поля, излу-
чаемого расширяющейся щелевой антенной (РЩА), с
использованием декомпозиционного подхода. Аперту-
ра РЩА представляется в виде набора элементарных
прямоугольных апертур с заданными задержками воз-
буждения и амплитудами (определенными с учетом
волнового сопротивления линии и экспоненциального
затухания мощности в линии, обусловленного потеря-
ми на излучение). Излученное поле можно получить
как сумму полей от этих элементарных апертур. Затем
мы рассчитали излучение от решетки РЩА в Н- и Е-
плоскостях. Временная задержка возбуждения может
быть установлена для каждого элемента массива – это
дает возможность управлять диаграммой направленно-
сти подобной системы. Представлены результаты рас-
четов диаграмм направленности как для отдельной
РЩА, так и для решетки РЩА с различными распреде-
лениями задержек возбуждения. Дано физическое объ-
яснение полученных результатов и рекомендации по
вопросам электромагнитной совместимости подобных
антенных решеток.
МОДЕЛЮВАННЯ У ЧАСОВІЙ ОБЛАСТІ
ВИПРОМІНЮВАННЯ КОРОТКИХ
ІМПУЛЬСІВ МЕТОДОМ
ДЕКОМПОЗИЦІЇ АПЕРТУРИ
О.Ю. Бутрим, В.О. Катрич, О.В. Казанський,
М.М. Колчигін, С.М. Півненко
У статті описано загальний метод моделювання у
часовій області імпульсного випромінювання апертур-
них антен. В аналітичному вигляді розв’язано задачу
випромінювання імпульсу прямокутною апертурою з
однорідним амплітудним розподілом та з лінійним
розподілом затримки збудження (що відповідає збу-
дженню біжучою хвилею). Розв’язок було використано
для обчислення (декомпозиційним методом) імпульс-
ного поля, яке випромінюється щілинною антеною, що
розширюється (ЩАР). Апертура ЩАР розбивається на
елементарні прямокутні апертури із заданими затрим-
ками збудження та амплітудами, які визначаються з
урахуванням хвилевого опору лінії та експоненціаль-
ного згасання потужності хвилі у лінії, зумовленого
втратами на випромінювання. Випромінене поле мож-
на отримати як суму полів від цих елементарних апер-
тур. Далі було обчислено випромінювання від решітки
ЩАР у Н- та Е- площинах. Часова затримка збудження
може бути встановлена для кожного елемента – це на-
дає можливість керувати діаграмою спрямованості
такої системи. Представлено результати обчислення
діаграм спрямованості як для окремої ЩАР, так і для
решітки ЩАР із різними розподілами затримок збу-
дження. Дано фізичне пояснення отриманих результа-
тів та рекомендації щодо електромагнітної сумісності
таких антенних решіток.
|