Отзыв оппонента 2 (Малогабаритные многослойные печатные антенны)

отзывофициального оппонента на диссертацию Папилова КонстантинаБорисовича (МАЛОГАБАРИТНыЕПЕЧАТНЫЕМНОГОСЛОЙ{ЫЕАНТЕННЫ), представленную на соискание уrеной степени кандидататехнических наук по специ€tIIьностиих технологии>).05.12.07-<<Антенны,СВЧ устройства иАктуальность работыОдной из тенденций в р€tзвитии радиоэлектроники являетсяуменьшение р€lзмеров персон€tльных устройств и уплотнение размещениявнутренних элементов. Эта тенденция делает акryальной задачуминиатюризации радиоэлектронных компонентов, в том числе и антенн,применяемьIх в р€вличныхВперсон€LIIьныхсредствах связи.литературе обсуждается множество р€вличных вариантовмалогабаритных печатных антенн (ПА), общее количество которыхисчисляется сотнями. В этих антеннах миниатюризация достигаетсяр€вличными способами.

Среди них можно выделить два хорошо изу{енныхметода. Первый из них связан с увеличением диэлектрическойпроницаемости подложки ПА, а второй с усложнением ее конструкции засчет изменения топологии полоскового проводника. Сравнительно недавнобыл предложен третий способ миниатюризации, связанный с увеличениемчисла слоев, на которых расположены проводники ПА.Переходпредоставляеткмногослоиным конструкциямдополнительные возможности для миниатюризации IIА. Поэтому ихисследование, которое проводится в данной работе, является акryа-ilьнойнаrIно - технической задачей.Уменьшение размеров антенны является противоречивым процессом,который сопровождается ухудшением других пок€вателей качества, такихкак полоса рабочих частот и КПЩ. Поэтому сравнение р€вных конструкцийминиатюрных ПА и р€lзных способов миниатюризации необходимопроводить с учетом множества пок€lзателей.Поэтому разработка методов оптимизации и объективного сравнениятехнических решений в данной предметной области, которой такжеtIосвящена работа К.Б.

Папилов4 является акту€rльной задачей.Состав диссертации,.Щиссертационн€ш работа состоит из пяти глав, списка литературы из 4lнаименования и ПриложениrI. Общий объем диссертации - |70 страниц,вкJIючая 132 рисунка.В первой главе автор опредеJuIет цели работы и ставит задачи,которые требуется решить для достижения сформулированных целей.Часть первой главы посвящена литературному обзору. В нем избольшого количества вариантов ПА выдеJuIется три класса: кJIассическиеПА, однослойные малогабаритные антенны и многослойные малогабаритныеантенны.

Последний кJIасс антенн является наименее изученным, и емупосвящена вторая глава данной работы.Также делается акцент на важности такого типа антенн, как IIАкруговой поляризации. Щля этих антенн важен выбор схемы возбуждения.Сопоставлению схем возбужденияи их синтезу посвящена отдельная глава вдиссертации.Во второй главе рассмотрены малогабаритЕые многослойные ГIАкруговой поляризации.

В работе рассматриваются два типа маrrогабаритныхмногослойных антенн. По типу излуrающей структуры они названыполосковой и щелевой.fuя описания предложенных антенн в диссертации разработанымодели р€}зного ypoBHlI.Модели первого уровня основаны на качественном анализесобственных колебаний многослойных печатных антенн, которыйпроводится при помощи метода симметрии. Модели второго уровIlя имеютвид эквив€Llrентных схем. Наконец, модель третьего уровня - этокомпьютерная модель в системе CST Microwave Studio.результате анализа собственных колебаний многослойных IIАустановлено существование в полосковой антенне также паразитногоколебания, помимо двух рабочих колебаний.Также рассмотрены вопросы выбора параметров численного решения иего соответствия результатам измерений.

.Щля этого был проведен рядчисленных и натурных экспериментов по определению характеристикполуволновоЙ ПА. На основании сравнения результатов экспериментов быливыработаны рекомендации по выбору параметров сетки разбиения численноЙмодели, положения виртуальных границ излучениярztзмеровмет€Lплического экрана, на котором р€вмещалась ГIА.Третья глава диссертационной работы посвящена созданию на основетеории векторнои оптимизации методик оптимизации, сопоставления исинтеза ПА разных конструкциЙ с использованием множества покЕtзателеЙВкачества.Методика векторной оптимизацииГIА на первом этапе разрабатываетсяНа примере ГIА линеЙноЙ поляризации четырех типов: полуволновоЙ,ПоJý/волновоЙ свернутоЙ, четвертьволновоЙ и четвертьволновоЙ свернутоЙ.В работе ставится задача оптимизации ПА.

,Щля этого определяютсядва пок€вателя качества: добротность антенны и показатель, описывающийее р€вмеры (габаритный р€вмер, площадь, объем). Определяются свободныепараметры и пределы их изменения, которые задаются ограничениrtми напараметры ПА. Также формулируются условия работы ПА. В данном сл)цаеэто требование настройки ПА на фиксированную частоту.Векторная оптимизация выполнrIется стандартным обр€вом. Сначаларассчитываются показатели качества всех ГIА, параметры которыхудовлетворяют принятым ограничениям.Полуrенные множества нехудших решений для р€вньIх конструкцийПА использов€tIIись для их сравнения. Также в работе проведено сравнениеук€ванных выше типов ПА с идеальным изл)п{ателем, который соответствуетизвестному критерию Чу.На втором этапе методика, разработанная и опробованн€ш на примереГIА линейной поляризации, использовалась для оптимизации и сравнениrIмежду собой ПА круговой поляризации.В процессе работы была созданаспеци€tльнаяпро|раммавсредерешений иMathCad, осуществляющая расчет множества нехудшихпараметрический синтез для всех видов ПА линейной и круговойполяризаций при всех формулировках ПК.В четвертой главе методика векторной оптимизации использованаприменительно к схемам возбуждения антенн круговой поляризации.

Как и впредыдущей главе были определены наиболее важные показатели качества:эквив€lлентная добротность, коэффициент усилениrI, коэффициентэллиптичности.Рассмотрены следующие схемы: одноэлементная, двухэлементная среактивным делителем мощности, двухэлементн€u{ с балансным делителеммощности, те же двухэлементные схемы, но с пассивным штырем в центреПА, четырехэлементная схема.На основании сравнения ПА круговой поляризации с р€tзными схемамипитания сделан ряд выводов, имеющих практическое значение.В пятой главе представлены результаты эксперимент€Ilrьногомалогабаритных1. Проведено сравнение малогабаритной многослойной антеннысвоздушным заполнением и кJIассической полуволновой антенны, также своздушным диэлектриком. Сравнение пок€ваJIо, что КПД малогабаритноймногослойной антенны почти не отличается от КП! полуволновой антенны иблизок к единице.Полуволновая ПА имеет ширину полосы в |0О/о, а щелевая ПА - 2.5%.По объему щелевая ГIА меньше поJIуволновой в 13 раз.

Таким образом,произведение объема на добротность у щелевой ГIА в З.25 р€ва меньше, чему полуволновой ПА, что подтверждает эффективность использованияПА.2. Приведен пример использования малогабаритной многослойнойпечатной антенны в практической конструкции.

Вся конструкцияпредставляет собой двухдиапазонную антенну, в которой две рабочиечастоты: 400 МГц и 12| МГц. На нижней частоте функционирует полосковrtямалогабаритная многослойная печатн€ш антенна, выполненная надиэлектрике с с:10. Комбинация таких методов миниатюризации, какиспользование многослойной структуры и применение диэлектриков свысокой проницаемостью, позволило полr{ить антенну с максимalльнымМНОГОСЛОЙНЫХгабаритным р.}змером, не превышающим 150 мм для рабочей длины волны В2.5 м.3.

Рассмотрено использование щелевой многослойной малогабаритнойантенны для создания антенны навигационной системы, функционирующей ввысокотемпературных условиях. Ее особенностью является отсутствиедиэлектрика, которое позволяет повысить термостабильность устройства.При этом необходимые габаритные размеры антенны достигаются за сЧетмногослойной конструкции антенны.В Приложении приведен акт внедрения результатов работы.Научная новизна диссертационной работы определяется след/ющимиполr{енными в ней оригин€tJIьными результатами:результатами исследования и оптимизации многослойныхполяризации;ПА круговойГIА линейной поляризации;ПА круговой поляризации,а также схем возбуждения таких антенн;излучателем Харрингтона-Чу;схем возбуждения ПАкруговойОсобо стоит отметить новизну постановки ряда задач.

В целом, втеории и технике антенн решению обратных задач посвящено существенноменьше работ, чем прямым задачам, а задачи сравнения р€вных техническихрешений либо не рассматриваются вообще, либо рассматриваются нестрого,качественно. В диссертационной работе задачи оптимизации и сравнения ПАформулируются корректно на количественном уровне. ,,Щостигается это засчет использованиrI теории векторной оптимизации, позвоjulющей проводитъобъективное сравнение устройств, которые описываются несколькимипоказателями качества.Следует обратить внимание, что методический и математическийаппарат теории векторной оптимизации значительно отличается от методов,используемых при решении традиционных для антенной техники граничныхзадач электродинамики, к которым сводится моделирование IIА. АвторпродемонстрировЕlл уверенное владение ук€ванным аппаратом, что такжеможно отнести к достоинствам работы.Практическая значимость диссертационной работы определяетсяконкретными примерами разработанных малогабаритных ПА, пол}п{ившихпрактиlIеское использование, что подтверждается актом внедреншt Вразработки ОАО (МКБ <<Компас>>.,Щостоверность выполненных автором исследований подтвержденасопоставлением расчетньIх данных и результатами эксперимент€LIIьныхизмерений характеристик тестовых конструкций антенн.Вместе с тем, по диссертации можно выск€}зать ряд замечаний:1.

Исследование двухслойных ГIА, представленное во второй главе, невыглядит исчерпывающим. Ряд зависимостей характеристик ПА от ихlrараметров могли бы быть из)п{ены более подробно. В частности,lrрактически не обсуждается вогIрос о диаграмме направленности ПА и еефазовом центре, что важно для решениrI навигационных задач.2. Вопрос о параметрах итерационного решения граничной задачирассмотрен для полуволновой tIА. Однако эти параметры используютсяд€}лее при моделировании более широкого класса антенн, которые моryтиметь дополнительные особенности, не характерные для полуволновой ПА.З.