Search academic texts

Registration Number

0824U000539, PhD dissertation

Title

Sparse Antenna Array Design Based on Special Matrix Operations

Author

Yiyang Luo,

popup.head Sergiy Shulga
popup.head Vladyslav Lutsenko
popup.opponent Semen Zhyla
popup.opponent Mykola Kaliuzhnyi
popup.review Sergey Pogarsky
popup.review Maxim Legenkiy

Status

Доктор філософії, 105, Прикладна фізика та наноматеріали

Date

20-02-2024

Description

Мета дослідження. Дослідження зосереджено на розробці нових методів побудови планарних розріджених антенних решіток (РАР), зокрема для радіотелескопів (8–80 МГц). Були запропоновані інноваційні методики з використанням латинських квадратів та їхніх трикутних матриць, які дають задовільні результати. Ключові внески включають перше використання латинських квадратних матриць у конструюванні РАР, новаторство в поєднанні кругових різницевих множин і латинських квадратних матриць, а також інтеграцію латинських квадратних матриць з їхніми нижчими трикутними аналогами. Запроваджений матричний метод є ефективним, прямим і простим порівняно з ітераційними підходами. Цей новий підхід забезпечує повне охоплення просторової частоти в планарних РАР, призначених для радіоастрономії. Структура та зміст дисертаційної роботи: РОЗДІЛ 1 містить огляд історії досліджень розповсюдження радіохвиль і теорії антен. У дисертації вводяться ключові параметри, такі як діаграма спрямованості, ширина основного пелюстки (ШОП), середній рівень бічних пелюсток (РБП), коефіцієнт заповнення, резервування та просторова частота. Крім того, пояснюється традиційний матричний метод побудови РАР. РОЗДІЛ 2 досліджує побудову РАР на основі латинських квадратів. Алгоритм використовує значення елементів матриці з «латинських» квадратів для обчислення координат РАР, утворюючи інтерферометр між сусідніми елементами. Демонструється синтез великих РАР на основі компонентних квадратів з використанням вбудованих латинських квадратів, а характеристики аналізуються за різних зсувів і поворотів. Взаємні повороти всередині синтезованої сітки покращують її характеристики. Дослідження пропонує нові можливості для створення РАР з низькими коефіцієнтами та прийнятними рівнями бічних пелюсток, перевершуючи попередні методи, засновані на циклічно-різницевих множин (ЦРМ). РОЗДІЛ 3 зосереджена на побудові РАР з використанням латинських квадратів із ЦРМ як елементами, використовуючи традиційний алгоритм із глави 1. Отримані масиви демонструють майже повне покриття просторової частоти з мінімальною надмірністю. РАР на основі латинських квадратів з елементами ЦРМ перевершують інші конфігурації, відкриваючи нові перспективи для великих РАР зі зниженими коефіцієнтами заповнення та резервування. РОЗДІЛ 4 представляє новий метод синтезу РАР, заснований на латинському квадраті та його трикутній матриці. Цей ефективний підхід забезпечує повне покриття просторової частоти, зменшує компактність масиву та загальну кількість, одночасно ефективно зменшуючи РБП. Незважаючи на велику кількість елементів, РАР зберігає фіксовану геометрію та постійні характеристики. РОЗДІЛ 5 представляє порівняльний аналіз з використанням антени радіоастрономічного телескопа 25 МГц як елемента РАР. Нові підходи для побудови нееквідистантних плоских РАР на основі математичних структур, таких як магічні квадрати та латинські квадрати (включаючи циклічні різницеві набори як елементи), демонструють унікальні властивості. Методологія характеризується простотою та ефективністю, уникаючи складної нелінійності, пов’язаної з традиційним дизайном РАР. Він використовує прості математичні концепції, такі як множення матриць, вкладення та генерація елементів. Крім того, цей підхід є регулярним, масштабованим, поєднує нелінійність і багатовимірність і має значний майбутній потенціал для комплексної системи проектування оптимізації РАР, прокладаючи шлях для систематичних досліджень і баз знань. ВИСНОВОК містить вичерпний огляд дисертації, представляючи нові методи прямого проектування для плоских РАР на основі спеціальних матриць. Підкреслюючи їхні переваги (низька вартість, низька SLL, низька надмірність із повним охопленням просторової частоти) та різноманітність застосувань (зокрема в радіоастрономії), у висновку обговорюються перспективи та потенційні переваги. Однак визнаються критичні недоліки в поточних дослідженнях, включаючи відсутність пілотних вимірювань, відсутність розуміння конкретних сценаріїв застосування, потребу в подальшому математичному розвитку та важливість аналізу систем обробки сигналів в інтеграції РАР. Ці визначені області для вдосконалення пропонують цінні напрямки для майбутніх досліджень і розробок.