Отзыв оппонента 1 (Антенны и экраны для высокоточного спутникового позиционирования)

«'У «'«. - «:««'. м ЗСО 50- ~гЖ~" щ кя ~Я" ф-Щ ~~, ф~, я Яь Ученому секретарю Московского авиационного института (Национального исследовательского университета) (МАИ) Москва, А-ЗО„ГСП-3, 125993, Волоколамское шоссе, 4. Тел, 8-(499)-158-43-33 11риложение: Отзыв в 2 экз. Диссертация - 1 кн, Зам. генеральногодиректора — В.И. Переев Направляю отзыв к.т.н. Инденбома М. В., утвержденного диссертационным советом Д 212.125.03 в качестве официального оппонента по диссертации Чернецкого Ивана Мнрославовича на тему «Антенны и экраны для высокоточного спутникового позиционирования», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.07 - «Антенны, СВЧ - устройства и их технологии» (технические науки).

ОТЗЫВ официального оппонента на диссертацию Чернецкого Ивана Мирославовича на тему: Антенны и эк аны чя высокоточного.сп пикового пози ионн ования по специальносгн 05.12.07 — Антенны, СВЧ устройства и их технологии на соискание ученой степени кандидата технических наук. Диссертационная работа посвящена исследованию характеристик полупрозрачных экранов и возможносги создания на этой основе слабонаправленных антенн лля наземных устройств глобальной системы спугниковой навигации с уменьшенной амплитудой принимаемых отраженных от земной поверхности волн.

а также полигона для испытаний таких антенн, имитиру!ощего реальные условия приема в лесистой местности. Данная тематика безусловно является актуальной, так как влияние отраженных воли приводит в увеличению погрешности измерения координат фазового центра антенны и является неустранимой составляющей ошибки. Данной тематике уделяется большое вни- мание в технике спутникового позиционирования, что подтверждается достаточно большим числом публикаций н патентов, например ! ' !. Поэтому уменьшение диаграммы на- правленности антенны в задней полусфере без уменыпення ее значений и КУ в передней полусфере является актуальной технической задачей, имеющей важное техническое значение, в том числе н для других применений, например в технике связи, радиолокации.

Для разработки таких антенн является важным создание полигона для имитации приема сигналов от спутников в условиях лесистой местности, позволяющего за счет стандартизации условий измерений получить объективное сравнение ошибок измерений для различных испытуемых антенн. Поскольку построение подобных полигонов, насколько известно оппоненту, в технической литературе не описано, данная задача также является актуальной. Аналитический обзор литературы, проведенный во введении к диссертации, показал, что известные антенны для систем спутниковой нави!анин либо имеют недостаточное значение отношения низ/верх (т.е.

отношение значений диаграммы направленности ниже и вьппе горизонта) для получения требуемой от высокоточных систем спутникового позиционирования среднеквадратической ошибки порядка 1 мм, либо имеют большие размеры 1порялка 10 и более длин волн), затрудняющие их широкое использование, или прямые потери. Для решения задачи уменьшения отношения низ,гверх до -20 дБ при углах возвы- 1'1 с.н, Бойко, А.с, кухаренко, к!.с, Яскин.

применение экрана на основе метаматериала ллн отсечки миоголучевости антенн спутниковых систем нани~анни. "Антенны", 2015, вып. 7 !218), стр. 63-6В. 1'1 А.К. Ьорек ег а1., Рамп! 1!Б 6,201,510 В1, Маг. 13, 200 ! ! Яе!Гсоп!а!пег! ргоягевыче-рйме Сэра е1епэеп!в апов апгеппввл ~ОБЩ!1!т Ц~ ',." ~ Л!ПН! ! ;..'Х л~-:::а+ щения около 10' и размерах антенны не более !,5-2 длин волн в диссертации исследована возможность использования свойств полупрозрачных экранов.

В первой главе разработана упрощенная двумерная математическая модель антенны бегущей волны в виде полубесконечного плоского волновода с полупрозрачными окончаниями боковых стенок. Для этого использован аппробированный математический аппарат, основанный на уравнениях электродинамики, импедансных граничных условиях для полупрозрачных стенок и методе моментов с треугольными базисными функциями для численного решения интегрального уравнения электрических и магнитных токов.

Достоверность модели проверена сравнением результатов моделирования для частного случая проводящих стенок волновода с известным строгим решением, В результате исследования численного решения показаны возможности требуемого понижения отношения низ/верх и найдены законы изменения емкостного импеданса, реализующие эти возможности. На основе установленных закономерностей предложена, спроектирована н экспериментально исследована четырехзаходная цилиндрическая антенна с сосредоточенными емкостями, периодически впаянными в ветви спиралей.

1'езультаты измерений диаграммы направленности подтверждают основные идеи, заложенные в посгроение антенны. При длине антенны менее 1,5Л получено отношение низ/верх менее -20 дЬ при углах возвышения более 10', а среднеквадратичсская погрешность позиционирования в полевых условиях — О,бЗ мм. Таким образом, в работе убедительно, как теорегически, так и экспериментально, доказана возможность реализации относительно компактных антенн, слабонаправленных в передней полусфере и имеющих низкий уровень диаграммы направленносгн в задней полусфере.

Конструкция такой антенны с круговой поляризацией представляет собой многозаходную цилиндрическую спираль с экраном и сосредоточенными реактивностями, периодически расположенными в ее вегвях. Техническое решение антенны защищено патентами, что свидетельсгвует о его мировой новизне, Также ранее не были известны приведенные в работе законы распределения импеданса для увеличения прямоутольности формы диаграммы направленности антенны, Во второй главе с помощью аналогичного математического аппарата разработана упрощенная двумерная математическая модель экрана с полупрозрачными окончаниями боковых стенок для сосредоточенной слабонаправленной антенны.

Модель самой антенны выбршщ в виде пары бесконечно-протяженных близкорасположенных противофазных электрических или магнитных токов. В методе моментов в зависимости от поляризации использованы треугольные или прямоугольные базисные функции. Результаты моделирования подтверждены экспернменгально для частного случая одного экрана с постоянным значением импеданса на его окончании.

В результате численного исследования показаны возможности требуемого понижения отношения низ/верх и найдены законы изменения индуктивного импеданса экранов, реализующие эти возможности. Рассмотрены экраны с одной и несколькимн полупрозрачными перегородками. Показано, что применение полупрозрачных окончаний перегородок с оптимизированным законом изменения импеданса приводит к снижению отношения низ!верх на 10-20 дБ по сравнению с проводящими перегородками.

Совокупность теоретических и эксперимекгальных обоснований, приведенных в работе, позволяет рассматривать этн выводы как достаточно обоснованные и достоверные. Насколько известно оппоненту, подобные экраны с полупрозрачными окончаниями, а также приведенные в работе законы распределения нмпеданса, обеспечивающие прямоугольность формы диаграммы направленности антенны, ранее в технической и патентной литературе не описаны. В главе 3 разработана математическая модель полусферического резонатора с полупрозрачной импедансной стенкой, расположенного на проводящей полуплоскости и возбуждаемого двумя кольцами магнитного тока, моделирующими испытуемую антенну. Распределение токов по кольцу имеет вид первой азимугальной гармоники, а их фазы выбраны из условия минимизации излучения в обратном направлении полярной оси сферической системы координат.

Электромагнитное поле системы представлено в виде разложения по магнитным и электрическим волнам в сферической системе координат, что является строгим математическим решением задачи. Для замены непрерывной импедансной полупрозрачной оболочки резонатора набором диэлектрических фольгированных листов с прямоугольной сеткой узких щелей в приложении выведены расчетные соотношения для усредненного поверхностного импеданса такой структуры.

В результате численного моделирования и сравнения угломестных зависимостей диаграммы направленности с реальными угловыми зависимостями амплитуд принятых сигналов от спутников при их движении по небу показана возможность создания полупрозрачных полусферических экранов, имитирующих прохождение радиоволн сквозь лес. Сформулированы рекомендации по выбору радиуса экрана, расположения в нем антенны и поверхностного импеданса.

Исследование экспериментального образца полусферического полупрозрачного экрана показало, что имитация характеристик естественного препятствия в виде леса имеет место. Таким образом, и в данной главе приведены достаточные теоретические и экспериментальные обоснования выводов, достоверность которых следует из строгости теории и правильности постановки эксперимента. Техническое ре- щенке данного полигона защищено патентами, что говорит о его мировой новизне. Новыми являются и приведенные числовые параметры, рекомендованные для реализапии такого полигона.

Приведенное в работе развитие теории дифракции на краю полупрозрачного экрана с переменным импедансом, показывает возможность управления формой диаграммы направленности в области полугени, что представляет интерес с научной точки зрения. Работа стимулирует дальнейшие исследования в области применения полупрозрачных оболочек и экранов в антенной технике.

Практическая значимость полученных автором резулщатов следует из уникальности характеристик антенн, снижения среднеквадратической погрешности системы спутникового позиционирования, полученной в реальном эксперименте. Практическая значимость полигона, по-видимому, выявится в ближайшем будущем в ходе его опытной эксплуатации. В целом диссертация является завершенной научно-исследовательской работой. Ее автор, несомненно, проявил себя научным работником, способным самостоятельно решать теоретические и практические задачи в области теории и техники антенн.

В то же время в работе могут бы гь отмечены н недостатки: - полученные в результате моделирования на двумерной модели зависимости импе- данса от расстояния от конца антенны при проектировании реальной цилиндрической спиральной антенны использованы только качественно, тогда как эффективней было бы на их основе рассчитать распределение номиналов навесных емкостей, хотя бы в качестве начального приближения: - для оценки согласования спиральной антенны выполнено измерение собственного входного импеданса на входе одной ветви спирали при согласованных нагрузках на остальных входах, тогда как в реальности антенна работает в режиме возбуждения входов всех ветвей спирали и согласование определяется ее действующим импедансом (или коэффициентом отражения); - в работе не раскрыты использованные алгоритмы оптимизации; - математическая модель и результаты для ащелевой сетки" не сопоставлены с ранее известными в технической литературе результатами для подобных структур, например ,Рк - очень много описок и технических неточностей (ошибочные ссылки; обозначение д одновременно для угла места и угла возвышения на соседних графиках: отсутствие точ- ц К.уолтер, Антенны бегущей волны.