Отзыв ведущей организации (Численное электродинамическое моделирование электрически малых антенн и элементарных излучателей)

ОТЗЫВ ВЕДУЩКЙ ОРГАНИЗАЦИИ на диссертацию Година Андрея Сергеевича «Численное электродинамическое моделирование электрически малых антенн и элементарных излучателей», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.07 — «Антенны, СВЧ устройства и их технологии» Ак альность темы. Актуальность темы диссертации связана с вопросами численного электродинамического моделирования электрически малых антенн и элементарных излучателей. При уменьшении электрических размеров антенн неизбежно возникает вопрос об эффективности излучения и согласовании с линией питания, что не позволяет добиться высокого КПД для электрически малых излучателей, поскольку существует связь между размерами антенны н ей пределыюй добротностью (предел Виллера-Чу-Маклина).

Одной из причин низкой эффективности электрически малых антенн является запасенная в ближней зоне реактивная энергия„ доля которой увеличивается с уменьшением размеров излучателя. Именно поэтому задача электродинамического моделирования излучателей электрически малых размеров является актуальной. Диссертация А.С. Година посвящена численному электродинамическому моделированию электрически малых антенн и элементарных излучателей и ее актуальность, в связи с вышеперечисленным, представляется несомненной.

Со е жанне ивсе та ня о енка значимости ее ез льтатов. В первой главе показана возможность использования принципа электродинамического подобия и специальных материалов для умсныпения размеров существующих излучателей. У такого материала и диэлектрическая, и магнитная проницаемости должны быль больше в И-раз, чем диэлектрическая и магнитная проницаемости вакуума. В данной главе рассмотрен пример уменыпения в 1О раз размеров волноводно-щелевого излучателя.

Такая же методика может быть использована для уменьшения размеров произвольных излучателей. При этом основным ограничением на габариты построенной таким образом ЭМА является радиус шара из специального материала. Во второй главе проведено численное электродинамическое моделирование частотных характеристик внешнего куба Гюйгенса, излучающего в открытое пространствсс КСВ, затухания, усиления. Численное электродинамичес кое моделирование позволило оценить предельные характеристики, которые могут быть получены в реальных излучателях.

Проведено численное электродинамическое моделирование диаграмм направленностей для внешнего куба Гюйгенса. Исследованы зависимости от частоты характеристик направленности внешнего куба Гюйгенса при различных вариантах возбуждения входов. Отмечен парадокс внешнего куба Гюйгенса, который заключается в том, что для квазистатнческого случая направление максимума диаграммы направленности и направление движения основного гютока энергии противоположны. В третьей главе проведено численное электродинамическое моделирование частотных характеристик внешней задачи для внешнего куба Сестрорецкого. Показано. что внешний куб Сестрорецкого обладает свойствами двойного волноводного тройника и частотного диплексера. Проведено численное электродинамическое моделирование диаграмм направленностей внешнего куба Сестрорецкого и их зависимость от частоты.

Рассмотрен парадокс внешнего куба Сестрорецкого, который заключается в том, что направление максимума диаграммы направленности и направления движения основных потоков энергии ортогональны. В четвертой главе исследована возможность существования самосогласованного решения для электромагнитного поля в вакууме в квазистатическом случае. Получено выражение для оценки времени излучения половины энергии, запасенной в данном самосогласованном решении.

В пятой главе рассмотрен автоматизированный комплекс на базе системы позиционирования %ЬКЛИО 7И-АКР-Е1.АХ-100 и программы «Танис ОЫ» для мультичастотного измерения диаграмм направленностей электрически малых антенн и систем излучателей ФАР. В заключении представлены выводы, сделанные по результатам изложения содержания диссертационной работы. На чили новизна каи и атской иссе та ии, Все результаты, полученные соискателем, являются новыми, Среди ннх следует особо отметить: 1. Предложен принцип уменьшения габаритов существующих излучателей в М- раз с помощью применения специальных материалов, диэлектрическая и магнитная проницаемости которых в Х-раз больше диэлектрической и магнитной проницаемостей вакуума. 2.

Исследованы, с помощью численных методов, частотные характеристики внешнего куба Гюйгенса. Показано, что внешний куб Гюйгенса согласован во всей полосе частот и его можно рассматривать как частотный диплексер. Показана существенная зависимость формы диаграммы направленности внешнего куба Гюйгенса от граничного условия на втором входе при размере ребра много меныпего длины волны. Рассмотрен парадокс внешнего куба Гюйгенса, который заключается в том, что для квазистатического случая направление максимума диаграммы направленности и направление движения основного потока энергии противополохгны.

3. Исследованы с помощью численных методов частотные характеристики внешнего куба Сестрорецкого. Показано, что внешний куб Сестрорецкого в квазистатическом случае обладае~ свойствами двойного волноводного тройника, и его можно рассматривать как частотный диплексер и делитель на четыре. Рассмотрен парадокс внешнего куба Сестрорецкого, который заключается в том„что при размере ребра внешнего куба Сестрорецкого много меньшего длины волны, направление максимума диаграммы направленности и направления движения основных потоков энергий ортогональны.

4. Показано совпадение модулей матриц рассеяния внешнего и внутреннего кубов Сестрорецкого, внешнего и внутреннего кубов Гюйгенса. Рассмотрено самосогласованное решение в вакууме, которое моделируется композицией внешнего и внутреннего кубов Сестрорецкого. Получено выражение для оценки времени излучения половины энергии, запасенной в данном решении. остове ность основных выво ов иссе та|ни. Достоверность основных выводов диссертации подтверждается использованием методов численного моделирования основанных на уравнениях Максвелла, соответствием полученных результатов фундаментальным физическим принципам (закон сохранения энергии), проведением исследований по оценке точности н сходимости результатов численного моделирования. П актнческаи енность аботы.

Результаты диссертационной работы имеют существенную практическую ценность. Разработан автоматизированный комплекс для мультичастотных измерений диаграмм направленностей электрически малых антенн (ЭМА), систем излучателей ФАР„построенный на базе системы позиционирования %1ИЙАО10 %Й-ЛКР-Е).ЛХ-100. Автоматизированный комплекс обеспечивает требуемую точность измерения характеристик антенн при снижении стоимости, по сравнению с существующими на рынке комплексами, в 9 раз. Результаты диссертации внедрены: приводятся два акта внедрения с указанием достигнутого технического эффекта. Материалы кандидатской диссертации могут быть вклочены в учебные курсы по специальностям, связанным с СВЧ техникой.

Птблика ии и со е жанне авто е е ата нссе та ии, Все основные результаты диссертации опубликованы в центральных научных журналах (7 публикаций) и апробированы в докладах на Всероссийских и Международных научнотехнических конференциях и семинарах (3 публикации), Автореферат хорошо отражает содержание работы и соответствует требованиям, предъявляемым к таковым. П е ставление нссе тини.

Диссертация была представлена на Научнотехнического совета Филиала ОАО «Объединенная ракетно-космическая корпорация»- «Научно-исследовательский институт космического приборостроения» и получила положительную оценку (Протокол заседания №1О от «08» октября 2015 г.).

Вместе с тем были высказаны замечания и отмечены некоторые недостатки, указанные ниже. Ке остатки нссе та ии и екомеи а ии авто аботы. Диссертация А.С. Година не свободна от некоторых недостатков и неточностей, которые, впрочем, не снижают общего высокого научно-технического уровня работы. 1. В диссертации отсутствует обзор зарубежных и отечественных работ по электрически малым антеннам. в том числе по диэлектрическим антеннам.

2. Не приведено обоснование ограничений на физические размеры излучателей 1минимальный и максимальный), реализуемых с помощью предложенного принципа уменьшения габаритов существующих излучателей 1на стр.7 автореферата имеется странное угверждение, что вопрос о возможности уменьшения радиуса шара из специального материала определяется свойствами вакуума).

3. Исследовано влияние выбора размеров вакуумной коробки, на сторонах которой задано условие излучения, на коэффициент усиления уменьшенного излучателя в виде внешнего куба Гюйгенса в низкочастотной области, однако не сделан вывод о том, каким критерием необходимо пользоваться при выборе размера воздушной коробки для получения достоверного результата расчетов. 4. Не приведены примеры измерения диаграмм направленностей уменьшенного щелевого излучателя, полученного путем применения материалов с относительной диэлектрической н магнитной проницаемостью, в М-раз превосходящими диэлектрическую и магнитную проницаемость вакуума.