Разработка рекомендаций по проектированию антенной системы для аэрологических исследований атмосферы : магистерская диссертация

Abstract

Рассмотрены различные способы измерений скорости ветра на различной высоте в нижних слоях атмосферы. Предложена новая конструкция радара для неконтактного измерения скорости ветра. В качестве излучателя антенной решетки предложено использовать трехэлементную вибраторную антенну. Выполнено электродинамическое моделирование антенной решетки. Предложена антенная решетка, формирующая 5 лучей шириной 7 градусов. Рассмотрена треугольная и квадратная сетка размещения элементов. Доказано преимущество антенной решетки с треугольной сеткой. Рассмотрено влияние амплитудного распределения мощности по элементам антенной решетки на диаграмму направленности. Исследовано влияние кластеризации решетки по 4 и 7 элементов. Доказано преимущество 4-х элементных кластеров. Исследовано влияние дискрета фазирования на характеристики антенны. Предложена 4-битовая схема фазовращателей. Схема управления фазовращателями оптимизирована на минимум управляющего тока. Определена дальность действия предложенного радара.

Various methods of wind speed measuring at different heights in the lower atmosphere are considered. A new scheme for constructing a radar for non-contact measurement of wind speed is proposed. A three-element dipole antenna is proposed as the radar antenna array element. The antenna array electrodynamic modeling is performed. The antenna array forming 5 beams with a width of 7 degrees are suggested. The square and triangular grid of elements placement in the antenna array is considered. The advantages of the antenna array with the triangular grid are justified. The influence of the amplitude distribution of radiated power in the antenna array on the radiation pattern is studied. The effect of clustering of the antenna array on its radiation is studied. 4- and 7-element clusters are considered. The advantage of 4-element clusters is proved. The effect of phasing discretization on the antenna characteristics is investigated. The 4-bit phase shifter scheme is proposed. The phase shifter control scheme is optimized for a minimum of the control current. The radar monitoring range is defined.