СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2016

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2016 Общее усиление 3,2 2,8 2,4 2,0 1,6 1,2 0,8 0,4 0,0 Общее усиление 1,50 1,35 1,20 1,05 0,90 0,75 0,60 0,45 0,30 0,15 0,00 Антенны на ЛА (три декартовы координаты начала свя- занной СК и три угла Эйлера) [1]. Нечёткие обобщённые координаты – это нечёткое подмножество С универ- сального (базового) множества Q обоб- щённых координат , имеющее нор- мальную и выпуклую многомерную функцию принадлежности , то есть такую, что: 1) существует значение носителя, в котором функция принадлежности равна единице; 2) при отступлении от своего макси- мума в любом направлении функция принадлежности не возрастает. Для рассматриваемой задачи в докла- де «Определение электромагнитных связей антенн радиоэлектронных средств в группировке летательных аппаратов» [1] предложено использо- вать унимодальные НОК, когда функ- ция принадлежности нечёткой коорди- наты С имеет максимальное значение только в единственной точке (точнее, имеет бесконечно малую область толе- рантности). На каждом носителе НОК, для описа- ния какой-либо физической величи- ны, определяем аппроксимирующую функцию . Каждая из этих функ- ций может быть построена различны- ми способами: либо при помощи раз- личных аналитических функций, либо путём обучения искусственных нейрон- ных сетей (можно получить наиболее точную аппроксимацию). Выбор спо- соба построения аппроксимирующих функций определяется для каждой конкретной задачи по двум показате- лям качества: точность аппроксимации для конкретной задачи и минимизация вычислительных ресурсов. Для решения задачи в условиях случайного распре- деления положения ЛА и, как следствие, характеристик связи [3] и наведения: 1) формируем дискретное множество сценариев пространственного рас- положения ЛА группировки в связан- ной СК ЛА-передатчика, в которых ЛА-приёмник и другие ЛА, влияю- щие на распространение электро- магнитного излучения, располага- ются в модах НОК {C n }; своё множе- ство сценариев строится для каждой пары антенн; 2) для каждого сценария вычисляем коэффициент электромагнитной связи для рассматриваемой пары антенн по программе FEKO и рас- считываем коэффициенты связи для произвольных значений НОК, формируем систему аппроксимиру- ющих (базисных) функций и определяем саму аппроксимирую- щуюфункцию коэффициента элек- тромагнитной связи антенн; при этом все упомянутые вычисления производятся в «домашнем» режиме; 3) полученный ограниченный объём информации (множество мод , система аппроксимирующих базис- ных функций ) для каждого сценария запоминается в бортовых вычислителях ЛА группировки; 4) в режиме реального времени для каждой пары антенн на борту ЛА вычисляются относительные обоб- щённые координаты и определя- ется соответствующий коэффици- ент связи. Рассмотрим монопольную антенну, расположеннуюна металлической пло- скости конечного размера в простран- стве. У такой антенны излучение вдоль вертикальной оси отсутствует. Можно сказать, что это направление, вдоль кото- рого имеет место подавление сигнала. Изменение положения диаграммы направленности (ДН) вида, показанно- го на рисунке 3, позволяет отслеживать направление появления помехи и пода- влять её, увеличивая этим соотношение сигнал/шум на входе приёмника. Одна- ко при установке такой антенны на кор- пусе реального сложного ЛА диаграм- ма заметно меняется (см. рис. 4). Чтобы менять положение приёмной антен- ны на корпусе, можно эту ДН, рассчи- танную как отдельную задачу, исполь- зовать далее как приёмную антенну Receiver Antenna и изменять положе- ние только этого объекта для решения задачи связи и рассеяния поля. Выполним расчёт ЛА длиной 20 м на частоте 200 МГц (см. рис. 4). Время рас- чёта методом MLFMM на компьютере с 16 Гбайт RAMи тактовойчастотой1 ГГц достигает 10 минут на частотную точку. Кроме расчёта такой ДН этот метод позволят рассчитать связь между антен- нами на корпусе ЛА в диапазоне задан- ных частот, а также оптимизировать положение антенн. Трёхмерная ДН (см. рис. 4), записанная в файл, может быть использована как для описания возбуждения такой антенны в виде точечного источника, так и в качестве приёмной антенны с такойже ДН. Таким образом, задача взаимодействия между ЛА с учётомНОК упрощается и сводит- ся к анализу характеристик радиокана- лов (см. рис. 5). Для того чтобы оценить полнуюпринятую антенной мощность, а также рассеяние наведёнными метал- лическими объектами, в FEKO имеет- ся специальная опция Include Only the Scattered part of the Field (только рассе- янная часть поля), служащая для оценки полной и рассеянной части мощности, принятой отдельными антеннами, сто- ящими на ЛА сложной формы. Выполним расчёт характеристик при облучении ЛА плоской волной, падаю- щей под различными углами в диапазо- не Θ =0–90 ° . На рисунке 5 показаны при- нятые значения мощности на отдель- ных приёмных антеннах, развёрнутых в пространстве под углом 0, 10 и 30 ° . Трёхмерная ДН показана на рисунке 3. Теперь поместим элемент рассчи- танной ДН антенны на полнуюмодель ЛА (см. рис. 6). Зависимость рассеян- ной части мощности от угла падения и является предметом расчёта. Рассчи- тав эти данные во всех направлениях Рис. 2. Развёрнутые одна относительного другой модели ЛА по трём пространственным координатам в группировке Рис. 3. ДН монопольной антенны на металлической плоскости конечного размера Рис. 4. Рассчитанная трёхмерная ДН антенны, находящейся на ЛА