Отзыв оппонента 2 (Численное электродинамическое моделирование электрически малых антенн и элементарных излучателей)

Общество с ограниченной ответственностью «Ялини Инжиниринг», Российская Федерация,644010 г. Омск, ул. Полковая, д. 37, кв. 35 ИНН: 5504238763 КПП: 550401001 ОГРН:1135543018291 Р/счет: 40702810400000013690 в ОАО «Промсвязьбанк», БИК: 044525555 К/счет:30101810400000000555ОТЗЫВофициального оппонента кандидата технических наук Рученкова ВасилияАлександровича на диссертацию Година Андрея Сергеевича«Численное электродинамическое моделирование электрически малыхантенн и элементарных излучателей», представленную на соисканиеучёной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.07 –«Антенны, СВЧ устройства и их технологии»1. Актуальность темыЗадача о численном электродинамическом моделированииизлучателей электрически малых размеров на сегодняшний день являетсяактуальной. При рассмотрении электрически малых антенн неизбежновозникает вопрос об эффективности излучения и согласовании с линиейпитания.

Электрически малые антенны не позволяют добиться высокогоКПД. Одна из основных причин низкой эффективности электрическималых антенн является запасенная в ближней зоне реактивная энергия,доля которой значительно увеличивается при размерах излучателя гораздоменьших длины волны.2. Достоверность научных положений и выводовДостоверность основных выводов диссертации подтверждаетсяиспользованием методов численного моделирования, основанных науравненияхМаксвелла,соответствиемполученныхрезультатовфундаментальным физическим принципам (закон сохранения энергии),проведением исследований по оценке точности и сходимости результатовчисленного моделирования.3.

Научная новизнаВ процессе исследований получены новые научные результаты: Предложена методика уменьшения габаритов существующихизлучателей в N-раз с помощью применения специальных материалов,1диэлектрическая и магнитная проницаемости которых в N-раз большедиэлектрической и магнитной проницаемостей вакуума. Исследованы с помощью численных методов частотныехарактеристики внешнего куба Гюйгенса. Показано, что внешний кубГюйгенса согласован во всей полосе частот и его можно рассматривать какчастотный диплексер.

Показана существенная зависимость формыдиаграммы направленности внешнего куба Гюйгенса от граничногоусловия на втором входе при размере ребра много меньшего длины волны.Рассмотрен парадокс внешнего куба Гюйгенса, который заключается втом, что для квазистатического случая направление максимума диаграммынаправленности и направление движения основного потока энергиипротивоположны. Исследованы с помощью численных методов частотныехарактеристики внешнего куба Сестрорецкого.

Показано, что внешний кубСестрорецкого в квазистатическом случае обладает свойствами двойноговолноводного тройника, и его можно рассматривать как частотныйдиплексер и делитель на четыре. Рассмотрен парадокс внешнего кубаСестрорецкого, который заключается в том, что при размере ребравнешнего куба Сестрорецкого много меньше длины волны, направлениемаксимума диаграммы направленности и направление движения основныхпотоков энергии ортогональны. Показано совпадение модулей матриц рассеяния внешнего ивнутреннего кубов Сестрорецкого, внешнего и внутреннего кубовГюйгенса. Рассмотрено самосогласованное решение в вакууме, котороемоделируется рекомпозицией внешнего и внутреннего кубовСестрорецкого. Получено выражение для оценки времени излученияполовины энергии, запасенной в данном решении.4. Практическая значимостьРазработанный в представленной диссертации автоматизированныйкомплекс для мультичастотных измерений диаграмм направленностейэлектрически малых антенн (ЭМА) и излучателей ФАР построен на базесистемыпозиционированияWiNRADiOWR-ARP-ELAZ-100иобеспечивает требуемую точность измерения характеристик антенн приснижении стоимости, по сравнению с существующими на рынке, ониспользуется на АО «НПО «ЛЭМЗ».

Необходимо также отметить то, чторазработанные в результате выполнения диссертационной работы2методические указания к лабораторным работам «Мультичастотноеизмерение диаграмм направленностей малонаправленных антенн спомощьюавтоматизированногоизмерительногокомплекса»и«Согласование приемного зонда диаграммообразующей системымноголучевой АФАР» по дисциплине «Техническая электродинамика»внедрены в учебный процесс МИЭМ НИУ «ВШЭ».5.

Оценка содержания диссертационной работы, завершенность исоответствие авторефератуВ диссертационной работе была разработана методика численногомоделирования электрически малых антенн и элементарных излучателей.В первой главе показана возможность использования принципаэлектродинамического подобия и специальных материалов дляуменьшения размеров существующих излучателей. У такого материала идиэлектрическая, и магнитная проницаемости больше в N-раз, чемдиэлектрическая и магнитная проницаемости вакуума. В данной главе былрассмотрен пример уменьшения в 10 раз размеров волноводно-щелевогоизлучателя.

Такая же методика может быть использована для уменьшенияразмеров произвольных излучателей. При этом основным ограничением нагабариты построенной таким образом ЭМА является радиус шара изспециального материала. Определены пределы уменьшения радиуса шарапри снижении эффективности излучателя в два раза.Во второй главе проведено численное электродинамическоемоделирование частотных характеристик внешнего куба Гюйгенса,излучающего в открытое пространство: КСВ, потерь, затухания, усиления.Численное электродинамическое моделирование позволило оценитьпредельные характеристики, которые могут быть получены в реальныхизлучателях. Проведено численное электродинамическое моделированиедиаграмм направленностей для внешнего куба Гюйгенса.

Исследованызависимости от частоты характеристик направленности внешнего кубаГюйгенса при различных вариантах возбуждения входов. Отмеченпарадокс внешнего куба Гюйгенса, который заключается в том, что дляквазистатическогослучаянаправлениемаксимумадиаграммынаправленности и направление движения основного потока энергиипротивоположны.В третьей главе проведено численное электродинамическоемоделирование частотных характеристик внешней задачи для внешнегокуба Сестрорецкого. Показано, что внешний куб Сестрорецкого обладаетсвойствами двойного волноводного тройника и обладает свойствами3частотного диплексера и делителя на четыре.

Проведено численноеэлектродинамическое моделирование диаграмм направленностей внешнегокуба Сестрорецкого и их зависимость от частоты. Рассмотрен парадоксвнешнего куба Сестрорецкого, который заключается в том, чтонаправление максимума диаграммы направленности и направлениядвижения основных потоков энергии ортогональны.В четвертой главе исследована возможность существованиясамосогласованного решения для электромагнитного поля в вакууме вквазистатическом случае. Получено выражение для оценки времениизлучения половины энергии, запасенной в данном решении.В пятой главе рассмотрен автоматизированный комплекс на базесистемы позиционирования WiNRADiO WR-ARP-ELAZ-100 и программы«Tamic Obl» для мультичастотного измерения диаграмм направленностейэлектрически малых антенн и излучателей ФАР.Автореферат достаточно полно и правильно отражает содержаниедиссертационной работы.Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения,а также списка литературы из 48 наименований.

Работа носит законченныйхарактер, выполнена на современном научном уровне и оставляет хорошеевпечатление.6. Замечания по оформлению, язык и стильМатериал автореферата и диссертации изложен ясным и лаконичнымязыком, но на протяжении текста имеются некоторые синтаксические иорфографические ошибки.7.

Публикация результатов работыПо теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 10 статей визданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 методических указаний клабораторным работам, 2 монографии. Результаты исследованийдокладывались на 5 конференциях.8. Основные результаты диссертационной работы1.

Разработанаметодикачисленногоэлектродинамическогоуменьшения габаритов существующих излучателей в N-раз с помощьюприменения специальных материалов, диэлектрическая и магнитнаяпроницаемости которых в N-раз больше диэлектрической и магнитнойпроницаемостей вакуума.42. Проведено исследование с помощью численных методов частотныххарактеристик внешнего куба Гюйгенса.

Выявлен парадокс внешнего кубаГюйгенса, который заключается в том, что для квазистатического случаянаправление максимума диаграммы направленности и направлениедвижения основного потока энергии противоположны.3. Проведено исследование с помощью численных методов частотныххарактеристик внешнего куба Сестрорецкого. Выявлен парадокс внешнегокуба Сестрорецкого, который заключается в том, что при размере ребравнешнего куба Сестрорецкого много меньшего длины волны, направлениемаксимума диаграммы направленности и направления движения основныхпотоков энергий ортогональны.4.

Найдено решение для самосогласованного решения в вакууме,которое моделируется рекомпозицией внешнего и внутреннего кубовСестрорецкого. Получено выражение для оценки времени излученияполовины энергии, запасенной в данном решении.9. ЗамечанияВ качестве недостатков работы можно отметить следующее.1. Отсутствуетобзорсуществующихнаданныймоментимпедансносогласованныхматериалов(значенияотносительнойдиэлектрической проницаемости равно значению относительноймагнитной проницаемости) с малыми потерями в диапазоне рабочихчастот.2.

В диссертации приведен только один тип волноводно-щелевогоизлучателя электрически малого размера.3. Не приведено сравнение результатов численных расчетовэлектрически малых антенн с результатами экспериментов.4. Не приведено численное исследование внутреннего кубаСестрорецкого.5. В описаниях к рисункам 2.34 и 3.27 нет разъяснения о вычислениичастотной зависимости коэффициента усиления при возбуждении высшихраспространяющихся мод сферических гармоник для сферы диаметром3 мм (кривая 4).56.