vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2021-48-4-16-26vdgtu-994Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER, METALLURGICAL AND CHEMICAL MECHANICAL ENGINEERINGОптимизация тепловых режимов резонаторов сверхвысокочастотных цифровых активных фазированных антенных решетокOptimization of thermal regimes of microwave resonators digital active phased array antennaГаджиевХ. М.GadzhievKh. M.

Гаджиев Хаджимурат Магомедович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой радиотехники, телекоммуникаций и микроэлектроники 

367026, г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70

Khadzhimurat M. Gadzhiev, Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Head Department of Radio Engineering, Telecommunications and Microelectronics 

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026

gadjiev.xad@mail.ruАкимовА. А.AkimovA. A.

Акимов Альфред Акимович, аспирант кафедры радиотехники, телекоммуникаций и микроэлектроники

367026, г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70

Alfred A. Akimov, Postgraduate Student, Department of Radio Engineering, Telecommunications and Microelectronics 

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026

doudagestan@rtrn.ruАбдурафиковЭ. А.AbdurafikovE. A.

Абдурафиков Эльдар Абдулгамидович, аспирант кафедры радиотехники, телекоммуникаций и микроэлектроники 

367026, г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70

Eldar A. Abdurafikov, Postgraduate Student, Department of Radio Engineering, Telecommunications and Microelectronics 

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026

eldar392@rambler.ruАсалиевР. Ш.AsalievR. Sh.

Асалиев Рустам Шамилович, аспирант кафедры радиотехники, телекоммуникаций и микроэлектроники

367026, г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70

Rustam Sh. Asaliev, Postgraduate Student, Department of Radio Engineering, Telecommunications and Microelectronics 

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026

aslaliev96@mail.ruМагомедовА. М.MagomedovA. M.

Магомедов Анвар Мурадович, аспирант кафедры радиотехники, телекоммуникаций и микроэлектроники

367026, г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70

Anvar M. Magomedov, Postgraduate Student, Department of Radio Engineering, Telecommunications and Microelectronics 

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026

anvar@astral-rd.ruДагестанский государственный технический университетРоссияDaghestan State Technical UniversityRussian Federation2021090220224841626Copyright © Гаджиев Х.М., Акимов А.А., Абдурафиков Э.А., Асалиев Р.Ш., Магомедов А.М., 20222022Гаджиев Х.М., Акимов А.А., Абдурафиков Э.А., Асалиев Р.Ш., Магомедов А.М.Gadzhiev K.M., Akimov A.A., Abdurafikov E.A., Asaliev R.S., Magomedov A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/994

Цель. Целью исследования является моделирование резонаторов для сверхвысокочастотных цифровых активных фазированных антенных решеток (ЦАФАР) сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, что позволит оптимизировать параметры антенной системы для более достоверной пеленгации с высокой надежностью любых летательных аппаратов. Метод. Использование в качестве резонаторов односторонних поверхностей в форме Мебиуса позволяют реализовать новый тип резонаторов СВЧ диапазона в виде интегрированной ёмкости и двухвитковой индуктивности. Параметры такого резонатора позволяют реализовать бегущую или стоячую волну в зависимости от геометрических размеров. Результат. Применение инновационных резонаторов для сверхвысокочастотных цифровых активных фазированных антенных решеток СВЧ диапазона с p-i-n диодами для изменения площади конденсатора позволяет реализовать двухчастотный метод кодово-импульсной модуляции. На основе таких резонаторов можно при одном положении p-i-n диодов реализовать стоячую волну, а при другом, бегущую волну. Такие электромагнитные волны, передаваясь ЦАФАР, могут запеленговать объекты в режиме невидимости. Вывод. К применению традиционных резонаторов для ЦАФАР СВЧ диапазона позволяет дискретно регулировать параметры этих резонаторов за счёт включения - выключения p-i-n диодов положительным и отрицательным напряжением для управления частотными свойствами резонаторов и задания режимов бегущей или стоячей волны.

Objective. The aim of the study is to simulate resonators for microwave digital active phased antenna arrays (DFAAR) in the microwave range, which will optimize the parameters of the antenna system for more reliable direction finding with high reliability of any aircraft. Method. The use of one-sided surfaces in the Mobius shape as resonators makes it possible to implement a new type of microwave resonators in the form of an integrated capacitance and a two-turn inductance. The parameters of such a resonator make it possible to realize a traveling or standing wave, depending on the geometric dimensions. Result. The use of innovative resonators for microwave DFAAR with p-i-n diodes to change the area of the capacitor makes it possible to implement a two-frequency method of pulse-code modulation. On the basis of such resonators, it is possible to realize a standing wave at one position of the p-i-n diodes, and a traveling wave at the other. Such electromagnetic waves, transmitted by the DFAAR, can track objects in the stealth mode. Conclusion. The use of traditional resonators for DFAAR of the microwave range allows you to discretely adjust the parameters of these resonators by turning on / off p-i-n diodes with positive and negative voltages to control the frequency properties of the resonators and set the traveling or standing wave modes.

резонаторрадиолокацияцифровая активная фазированная антенная решеткатепловой режимэлектромагнитное излучениелиния задержкиresonatorradardigital active phased antenna array (DFAAR)thermal conditionselectromagnetic radiationdelay lineReferencesПатент RU №2358284. МПК: G01S 13/08. Устройство устранения неоднозначных измерений дальности до целей, находящихся за пределами рабочей зоны радиолокационной станции / Беляков Е.С., Кострова Т.Г., Антуфьев Р.В., Костров В.В.//опубл. 10.06.2009. Бюл. №16.Patent RU No. 2358284. IPC: G01S 13/08. Device for eliminating ambiguous range measurements to targets outside the working area of the radar station / Belyakov E.S., Kostrova T.G., Antufiev R.V., Kostrov V.V. Publ. 10.06.2009. Bul. No. 16. (In Russ)Патент RU №2149421. МПК: G01S 13/04. Способ радиолокационного обнаружения и сопровождения объектов и РЛС для его реализации / Беляев Б.Г., Голубев Г.Н., Жибинов В.А., Щекотов Ю.П.//опубл. 20.05.2000. Бюл. №14.Patent RU No. 2149421. IPC: G01S 13/04. Method of radar detection and tracking of objects and radar for its implementation / Belyaev B.G., Golubev G.N., Zhibinov V.A., Schekotov Yu.P. Publ. 05/20/2000. Bul. No.14. (In Russ)Патент RU №2389039. МПК: G01S 13/58. Способ измерения радиальной скорости воздушной цели в режиме перестройки частоты от импульса к импульсу по случайному закону при пониженном отношении сигнал-шум / Митрофанов Д.Г., Силаев Н.В., Майоров Д.А., Тулузаков В.Г., Немцов А.В.//опубл. 20.05.2010. Бюл. №13.Patent RU No. 2389039. IPC: G01S 13/58. Method for measuring the radial velocity of an air target in the mode of frequency tuning from pulse to pulse according to a random law with a reduced signal-to-noise ratio / Mitrofanov D.G., Silaev N.V., Mayorov D.A., Tuluzakov V.G., Nemtsov A .V. Publ. 20.05.2010. Bul. No.13. (In Russ)Патент RU №2341813. МПК: G01S 13/04. Подвижная наземная двухкоординатная РЛС кругового обзора метрового диапазона/ Башев В.В., Грачев О.Д., Зачепицкий А.А., Зяблов Н.Е., Кокурошников С.М., Малков М.А.// опубл. 20.12.2008. Бюл. №35.Patent RU No. 2341813. IPC: G01S 13/04. Mobile ground-based two-coordinate radar with a circular view of the meter range / Bashev V.V., Grachev O.D., Zachepitsky A.A., Zyablov N.E., Kokuroshnikov S.M., Malkov M.A.Publ. 12/20/2008. Bul. No. 35. (In Russ)Патент RU №2302077. МПК: H04B 1/04. Способ обработки сигнала / Анташев А.Б., Анташев В.Б., Анташев Д.А., Анташев П.В.//опубл. 27.06.2007. Бюл. №18.Patent RU No. 2302077. IPC: H04B 1/04. Signal processing method / Antashev A.B., Antashev V.B., Antashev D.A., Antashev P.V.Publ. June 27, 2007. Bul. No. 18. (In Russ)Патент RU №2326401. МПК: G01S 13/34, H04D 7/00. Способ обнаружения сигнала / Анташев А.Б., Анташев В.Б., Анташев Д.А., Анташев П.В., Дементьев Р.С.//опубл. 10.06.2008. Бюл. №16.Patent RU No. 2326401. IPC: G01S 13/34, H04D 7/00. Signal detection method / Antashev A.B., Antashev V.B., Antashev D.A., Antashev P.V., Dementyev R.S. Publ. 10.06.2008. Bul. No. 16. (In Russ)Патент РФ № 2616440, МПК H03C 7/02. Кодово-импульсный модулятор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде многослойной поверхности Мебиуса с p-i-n-диодами / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Крячко А.Ф., Шкурко А.С., Челушкин Д.А.//опубл. 14.04.2017, Бюл. №11.RF patent No. 2616440, IPC H03C 7/02. Pulse-code modulator of microwave electromagnetic oscillations in the form of a multilayer Mobius surface with p-i-n-diodes / Ismailov T.A., Gadzhiev Kh.M., Kryachko A.F., Shkurko A.S., Chelushkin D.A. // publ. 04/14/2017, Bul. N 11. (In Russ)Патент РФ № 2627983, МПК H01Q 15/18. Антенна в форме уголкового отражателя сверхвысокочастотного диапазона с p-i-n-диодами для передачи дискретной информации / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Крячко А.Ф., Магомедов С.М., Шкурко А.С.//опубл. 22.05.2017, Бюл. №23.RF patent No. 2627983, IPC H01Q 15/18. Antenna in the form of a corner reflector of the microwave with p-i-n-diodes for transmitting discrete information / Ismailov T.A., Gadzhiev Kh.M., Kryachko A.F., Magomedov S.M., Shkurko A.S. publ. 05/22/2017, Bul. No. 23. (In Russ)Патент РФ № 2642515, МПК H01Q 3/00. Способ формирования эллиптической диаграммы направленности для активной фазированной антенной решетки / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Крячко А.Ф., Саркаров Т.Э., Шкурко А.С. //опубл. 26.01.2018, Бюл. №3.RF patent No. 2642515, IPC H01Q 3/00. A method of forming an elliptical radiation pattern for an active phased antenna array / Ismailov T.A., Gadzhiev Kh.M., Kryachko A.F., Sarkarov T.E., Shkurko A.S. publ. 26.01.2018, Bul. No.3. (In Russ)Патент РФ № 2680850, МПК H01Q 3/00, B64G 1/10. Способ формирования эллиптической диаграммы направленности цифровой активной фазированной антенной решетки на базе «стаи» микроспутников с применением сверхрегенеративных приемопередающих устройств / Гаджиев Х.М., Иванченко А.А., Челушкина Т.А., Акимов А.А., Темирханов Р.С.//опубл. 28.02.2019, Бюл. №7.RF patent No. 2680850, IPC H01Q 3/00, B64G 1/10. A method of forming an elliptical radiation pattern of a digital active phased antenna array based on a "flock" of microsatellites using super-regenerative transceiver devices / Gadzhiev Kh.M., Ivanchenko A.A., Chelushkina T.A., Akimov A.A., Temirkhanov R.S. ..publ. 28.02.2019, Bul. No. 7. (In Russ)Патент РФ № 2684664, МПК G01S 15/02. Программно-управляемая гидроакустическая ЦАФАР на базе «стаи» морских микродронов / Гаджиев Х.М., Иванченко А.А., Челушкина Т.А., Астахов М.И., Максимов А.Г., Акимов А.А. //опубл. 11.04.2019, Бюл. №11.RF patent No. 2684664, IPC G01S 15/02. Software-controlled hydroacoustic CAFAR based on the "flock" of marine microdrones / Gadzhiev Kh.M., Ivanchenko A.A., Chelushkina T.A., Astakhov M.I., Maksimov A.G., Akimov A.A. // publ. 04/11/2019, Bul. No. 11. (In Russ)Патент РФ № 2690693, МПК H01P 1/00. Фрактальные взаимосвязанные резонаторы сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде диэлектрических трехгранных односторонних поверхностей с металлическими обкладками /Гаджиев Х.М., Челушкина Т.А., Иванченко Ж.Е., Иванченко М.А. //опубл. 05.06.2019, Бюл. №16.RF patent No. 2690693, IPC H01P 1/00. Fractal interconnected resonators of microwave electromagnetic oscillations in the form of dielectric trihedral one-sided surfaces with metal plates / Gadzhiev Kh.M., Chelushkina T.A., Ivanchenko Zh.E., Ivanchenko M.A. // publ. 06/05/2019, Bul. No. 16. (In Russ)Патент РФ № 2701047, МПК H03C 7/02. Резонатор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде диэлектрической трехгранной односторонней поверхности с металлическими обкладками / Гаджиев Х.М., Челушкина Т.А., Иванченко Ж.Е., Иванченко М.А. //опубл. 24.09.2019, Бюл. №27.RF patent No. 2701047, IPC H03C 7/02. Resonator of microwave electromagnetic oscillations in the form of a dielectric trihedral one-sided surface with metal plates / Gadzhiev Kh.M., Chelushkina T.A., Ivanchenko Zh.E., Ivanchenko M.A. publ. 09.24.2019, Bul. No. 27. (In Russ)Патент РФ № 2702019, МПК B41J 2/003. D-принтер для печати изделий, состоящих из различных по электрофизическим свойствам материалов / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Каблов Е.Н., Челушкина Т.А., Шкурко А.С.//опубл. 03.10.2019, Бюл. №28.RF patent No. 2702019, IPC B41J 2/003. D-printer for printing products consisting of materials of various electrophysical properties / Ismailov T.A., Gadzhiev Kh.M., Kablov E.N., Chelushkina T.A., Shkurko A.S. publ. 03.10.2019, Bul. No. 28. (In Russ)Вопросы перспективной радиолокации. Под ред. Соколова М. М.: Радиотехника. 2003. 512 с.Ed. Sokolov M. Problems of advanced radar. [Radiotekhnika] Radio engineering. 2003; 512. (In Russ)Перунов Ю.М., Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба: радиотехническая разведка. М.: Вузовская книга. 2016. 190 с.Perunov Yu.M., Kupriyanov A.I. Electronic warfare: electronic intelligence. [Vuzovskaya kniga] University book. 2016; 190 (In Russ).Радзиевский В.Г., Трифонов П.А. Обработка сверхширокополосных сигналов и помех. М.: Радиотехника. 2009. 288 с.Radzievsky V.G., Trifonov P.A. Processing of ultra-wideband signals and interference. [Radiotekhnika] Radio engineering. 2009; 288 (In Russ).Литвинов Н.Н., Лаврентьев А.М. Анализ. Возможности маскировки зондирующих сигналов радиолокационных станций группировки противовоздушной обороны //Вестник воздушно-космической обороны. М.: ПАО «НПО «Алмаз». 2017. № 1 (13). С. 38-43.Litvinov N.N., Lavrent'ev A.M. Analysis. Possibilities of masking the sounding signals of radar stations of the air defense grouping [Vestnik vozdushno-kosmicheskoy oborony] Bulletin of Aerospace Defense. M .: PJSC NPO Almaz. 2017; 1 (13): 38-43. (In Russ)Sobolev V.S., Feshenko A.A. Accurate Cramer-Rao Bounds for a Laser Doppler anemometer//IEEE transactions on instrumentation and measurement. 2006. Vol. 55. № 2. рр. 659-665.Sobolev V.S., Feshenko A.A. Accurate Cramer-Rao Bounds for a Laser Doppler anemometer. IEEE transactions on instrumentation and measurement. 2006; 55(2): 659-665.Parkinson B., Spilker J. Global Positioning System: Theory and Practice. V. I, II. Washington, DC: American Institute of Aeronautics and Astronautics. 1996.Parkinson B., Spilker J. Global Positioning System: Theory and Practice. V. I, II. Washington, DC: American Institute of Aeronautics and Astronautics. 1996.Rodrigo F. Leandro. Precise point positioning with GPS a new approach for positioning, atmospheric studies, and signal analysis//Department of Geodesy and Geomatics Engineering University of New Brunswick. 2009.Rodrigo F. Leandro. Precise point positioning with GPS a new approach for positioning, atmospheric studies, and signal analysis. Department of Geodesy and Geomatics Engineering University of New Brunswick. 2009.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.