К ПРОБЛЕМЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНТЕННЫ ВИВАЛЬДИ ДЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА 

Антон Иванович Мельничук, инженер группы обслуживания и ремонта бортовой контрольно-записывающей аппаратуры, Учебная авиационная база Краснодарского высшего военного авиационного училища летчиков МО РФ (Россия, Саратовская область, г. Ртищево, ул. Котовского, 1/1), E-mail: pelmenio@mail.ru
Николай Владимирович Горячев, кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и производства радиоаппаратуры, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: ra4foc@yandex.ru
Николай Кондратьевич Юрков, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой конструирования и производства радиоаппаратуры, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: yurkov_NK@mail.ru 

623.4.01 

DOI

10.21685/2307-4205-2021-1-9 

Актуальность и цели. Проблеме подавления и/или поражения электронных систем управления беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) посвящено множество работ, в числе которых недостаточное внимание уделяется системам подавления сверхмалых БПЛА, не имеющих дополнительных средств защиты бортовой электронной аппаратуры. Однако, подобные аппараты особенно опасны при полете в «стае». Одним из основных методов подавления является облучение сверхкороткими электромагнитными импульсами. Созданию излучателя подобных сверхширокополосных электромагнитных импульсов и оценке их эффективности посвящена настоящая работа.
Материалы и методы. Неустраняемое повреждение на полупроводниковых переходах возникает под действием электромагнитного перенапряжения, что становится возможным при наличии эффективной антенной системы, способной без потерь передать мощность сверхкоротких СВЧ импульсов. Предложен излучатель в виде антенны Вивальди, который обладает необходимыми техническими характеристиками. Предложена методика расчета подобной антенны в системе многофункционального подавления БПЛА.
Результаты. Проведены приблизительный расчет и оптимизация в системе автоматизированного проектирования; проверка полученных результатов при моделировании антенны; а также проверка полученных результатов при моделировании антенны.
Выводы. Методом конечных элементов проведен расчет антенны Вивальди, предложен генетический алгоритм оптимизации полученной антенны, с помощью которого удалось добиться приемлемых характеристик излучателя. Сделан вывод об актуальности использования фазированной антенной решетки на основе антенны Вивальди. 

Ключевые слова

беспилотные летательные аппараты, электромагнитное излучение, бортовая электронная аппаратура, средства подавления или поражения, СВЧ излучение, антенны, моделирование 

 Скачать статью в формате PDF

1. Патент 2700206 Российская Федерация, B64C 99/00(2019.09) H04K 3/00(2019.09) F41H 13/00(2019.09). Способ двухфакторного функционального подавления беспилотного летательного аппарата / Юрков Н. К., Горячев Н. В., Кузина Е. А. № 2018114720 ; заявл. 20.04.2018 ; опубл. 13.09.2019, Бюл. № 26.
2. Патент 2700207 Российская Федерация, МПК B64C 99/00(2019.09) H04K 3/00(2019.09) F41H 13/00(2019.09) F42B 12/36(2019.09). Способ функционального подавления беспилотного летательного аппарата / Юрков Н. К., Горячев Н. В., Кузина Е. А. № 2018142886 ; заявл. 05.12.2018 ; опубл. 13.09.2019, Бюл. № 26.
3. Gross F. G. Frontiers in Antennas : Next Generation Design &Engineering. The McGraw-Hill Companies, 2011. 526 p.
4. Бобрешов А. М., Мещеряков И. И., Усков Г. К. Моделирование генератора сверхкоротких импульсов совместно с антенной Вивальди // Вестник Воронежского государственного университета. Сер.: Системный анализ и информационные технологии. 2014. № 3. С. 81–85.
5. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток / ред. Д. И. Воскресенский. М. : Радиотехника, 2012. 744 с.
6. Мительман Ю. Е. Проектирование антенных систем в ansoft hfss. Екатеринбург, 2012.
7. Чернышев С. Л., Виленский А. Р. Разработка излучателей для сверхкороткоимпульсных антенных решеток // Радиолокация. Навигация. Связь : докл. XVII Междунар. науч.-техн. конф. Воронеж, 2011. С. 2159–2170.
8. Согомонян К. Э. Воздействие ультракоротких импульсов электромагнитного излучения на беспилотные летательные аппараты // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. 2019. Т. 2. С. 315–317.
9. Мельничук А. И., Горячев Н. В., Юрков Н. К. Способы и средства противодействия БПЛА // Надежность и качество сложных систем. 2020. № 4. С. 131–138.
10. Гришко А. К. Оптимальное управление частотным ресурсом радиотехнических систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2016. № 57. С. 21–28. doi: 10.21667/1995-4565-2016-57-3-21-28.
11. Гришко А. К., Горячев Н. В., Юрков Н. К. Анализ математических моделей расчета электроакустических полей и дальности действия радиолокационных систем методом последовательного анализа // Инженерный вестник Дона. 2015. Т. 35, № 2–1. С. 16.
12. Andreev P. G., Yakimov A. N., Yurkov N. K. [et al.]. Methods of Calculating the Strength of Electric Component of Electromagnetic Field in Difficult Conditions // 2016 12th International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE 2016) (Saratov, Russia, September 22–23, 2016). Saratov, 2016. Vol. 1. P. 1–7. doi: 10.1109/APEDE.2016.7878895.
13. Гришко А. К. Оптимизация размещения элементов РЭС на основе многоуровневой геоинформационной модели // Вестник Самарского государственного технического университета. Сер.: Технические науки. 2015. № 3. С. 85–90.
14. Гришко А. К., Жумабаева А. С., Юрков Н. К. Управление электромагнитной устойчивостью радиоэлектронных систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2016. № 4. С. 49–58.
15. Grishko A. K. Parameter control of radio-electronic systems based of analysis of information conflict. 2016 13th International Scientifictechnical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE 2016) (Novosibirsk, Russia, October 03–06, 2016). Novosibirsk, 2016. P. 107–111. doi: 10.1109/APEIE.2016.7806423.
16. Grishko A., Goryachev N., Kochegarov I. [et al.]. Management of Structural Components Complex Electronic Systems on the Basis of Adaptive Model // 2016 13th International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications, and Computer Science (TCSET) (Lviv–Slavsko, Ukraine, February 23–26, 2016). Lviv–Slavsko, 2016. P. 214–218. doi: 10.1109/TCSET.2016.7452017.
17. Grishko A., Goryachev N., Kochegarov I., Yurkov N. Dynamic Analysis and Optimization of Parameter Control in Radio Systems in Conditions of Interference // 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON) (Moscow, Russia, May 12–14, 2016). Moscow, 2016. P. 1–4. doi: 10.1109/SIBCON.2016.7491674.
18. Grigor’ev A., Grishko A., Goryachev N. [et al.]. Contactless Three-Component Measurement of Mirror Antenna Vibrations // 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON) (Moscow, Russia, May 12–14, 2016). Moscow, 2016. P. 1–5. doi: 10.1109/SIBCON.2016.7491673.
19. Grishko A., Goryachev N., Yurkov N. Adaptive Control of Functional Elements of Complex Radio Electronic Systems // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. Vol. 10, № 23. P. 43842–43845.