Многоэлементные директорные антенны с возбудителями дипольного вида

ÐÅÄÀÊÖÈÎÍÍÀß ÊÎËËÅÃÈß 
ÑÅÐÈÈ «ÌÎÍÎÃÐÀÔÈÈ ÍÃÒÓ» 

 
 
д-р техн. наук, проф. (председатель)  А.А. Батаев 
д-р техн. наук, проф. (зам. председателя)  А.Г. Вострецов 
д-р техн. наук, проф. (отв. секретарь)  В.Н. Васюков 
 
д-р техн. наук, проф. А.А. Воевода 
д-р техн. наук, проф. В.И. Денисов 
д-р физ.-мат. наук, проф. А.К. Дмитриев 
д-р физ.-мат. наук, проф. В.Г. Дубровский 
д-р филос. наук, проф. В.И. Игнатьев 
д-р физ.-мат. наук, проф. О.В. Кибис 
д-р социол. наук, проф. Л.А. Осьмук 
д-р техн. наук, проф. Н.В. Пустовой 
д-р техн. наук, проф. Г.И. Расторгуев 
д-р физ.-мат. наук, проф. В.А. Селезнев 
д-р техн. наук, проф. Ю.Г. Соловейчик 
д-р техн. наук, проф. А.А. Спектор 
д-р техн. наук, проф. А.Г. Фишов 
д-р экон. наук, проф. М.В. Хайруллина 
д-р техн. наук, проф. В.А. Хрусталев 
д-р техн. наук, проф. А.Ф. Шевченко 
 
 

 

УДК 621.396.674-025.13 
   Б 944 
 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, профессор В.П. Разинкин 
д-р техн. наук, профессор Л.Г. Рогулина 
 
 
 
Бухтияров Д.А. 
Б 944  
Многоэлементные директорные антенны с возбудителями 
дипольного вида: монография / Д.А. Бухтияров, А.П. Горбачев. – 
Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2020. – 220 с. – (Монографии 
НГТУ). 

ISNB 978-5-7782-4108-4 

Работа посвящена проектированию директорных антенн, которые 
могут быть использованы как отдельно установленные самостоятельные антенны, так и как новая элементная база активных фазированных 
антенных решеток. Основой этих антенн являются возбудители  
дипольного вида, питаемые либо на удаленных концах, либо одном 
удаленном и одном смежном конце. При этом только один излучатель 
из всего ансамбля является активным, т. е. питаемым от генератора 
несимметричным (коаксиальным) кабелем, либо фланцем стандартного 
волновода. Разработка компоновочных схем антенн ведется с позиций 
современных тенденций и воззрений и опирается на интегральные соотношения метода наводимых электродвижущих сил. Все результаты, 
получение которых описано в работе, поддерживаются публикациями в 
центральных и региональных научно-технических журналах и сборниках по радиотехнике и электронике. Они могут быть использованы при 
подготовке докторских, кандидатских и магистерских диссертаций, а 
также выпускных квалификационных работ бакалавров по антеннам 
СВЧ.  

УДК 621.396.674-025.13 
  
ISBN 978-5-7782-4108-4 
 Бухтияров Д.А., Горбачев А.П., 2020 
 
 Новосибирский государственный 
 
    технический университет, 2020 

 

глава 1. ооооо 

6 

УДК 621.396.674-025.13 
   Б 944 
 
 
Reviewers: 
Professor V.P. Razinkin, D.Sc. (Eng.) 
Professor L.G. Rоgulina, D.Sc. (Eng.) 
 
 
 
Bukhtiyarov D.A.  
Б 944  
Multielement director-type antennas with dipolar exciters: monograph / D.A. Bukhtiyarov, A.P. Gorbachev. – Novosibirsk: NSTU 
Publisher, 2020. – 220 p. – (NSTU Monographs).  

ISNB 978-5-7782-4108-4 

The paper deals with designing director-type antennas which can be 
used both as separate independent antennas and as a new element base of active phased-array antennas. Dipole-type exciters fed either at the remote ends 
or at one remote end and one adjacent end form the basis of such antennas. 
In this case only one antenna radiator of the whole assembly is active, i.e. 
generator-fed by a coaxial (nonsymmentric) cable or a standard waveguide 
flange. The development of antenna layout diagrams is based on modern 
tendencies and attitudes and relies on integral relations of the induced electromotive force method. All the results described in the book are supported 
by publications in central and regional scientific journals and collected 
books on radio engineering and electronics. They can be used in writing 
Doctoral, PhD and Master’s theses as well as BSc graduation papers on VHF 
antennas.  
 
 
 
УДК 621.396.674-025.13 
 
 
ISBN 978-5-7782-4108-4 
 Bukhtiyarov D.A.,  
 
    Gorbachev A.P., 2020 
 
 Novosibirsk State  
 
 
 
 
 
          
              Technical University, 2020 

 

ÂÂÅÄÅÍÈÅ 

 позиций электродинамики директорная антенна (ДА), или 
антенна Яги-Уда, «волновой канал», является антенной решеткой осевого излучения с одной модой тока на элементах: как правило, 
не более трех активных возбудителей и от двух до двух десятков пассивных рефлекторов и директоров. Считается, что ДА выполнена на 
основе электрических диполей (вибраторов), если иной тип излучателя 
особо не отмечен. Интенсивные исследования ДА с момента изобретения в 1926 г. и по сей день привели не только к широчайшему распространению классической конструкции, но и к появлению многих ДА с 
нетрадиционными структурой и обликом. 
Несмотря на значительный прогресс в проектировании и серийный 
выпуск классических дипольных директорных антенн с питанием 
классического полуволнового диполя-возбудителя в центре на его 
смежных клеммах, не снижается внимание к их модернизации и совершенствованию, где ключевыми, как правило, являются габаритномассовые требования. Этому в значительной степени отвечает печатное исполнение антенн, когда в пределах одной диэлектрической заготовки реализуется вся излучающая структура с высоким процентом 
выхода годных изделий в одном технологическом цикле. 
Однако все возрастающие требования к габаритно-массовым показателям антенн, уровню их производственной и эксплуатационной 
технологичности, степени помехозащищенности с нежелательных 
направлений окружающего пространства, а также к критериям электромагнитной совместимости антенных систем радиоэлектронных 
средств обусловливают необходимость поиска новых подходов к модернизации ДА и совершенствованию уже существующих методик их 
проектирования. 

С

Одним из таких путей является замена полуволнового дипольного 
возбудителя, питаемого в центре на его смежных клеммах, новыми 
возбудителями дипольного вида (ВДВ), питаемыми либо на удаленных концах диполя, либо на смежном конце одного плеча и удаленном 
конце другого. До настоящего времени в литературе совершенно отсутствовало описание таких возбудителей директорных антенн. Между тем этот подход, основанный на концевом и центрально-концевом 
питании, является весьма многообещающим в плане упрощения технологии изготовления ДА, появления дополнительных степеней  
свободы при реализации проектно-компоновочных задач в многоэлементных АС, включая ФАР, в решении вопросов построения многофункциональных ДА, в которых излучение электромагнитных волн 
совмещается с реконфигурацией характеристик (по частоте, форме 
диаграммы направленности и поляризации), работой в нескольких 
диапазонах, суммарно-разностным возбуждением и другими возможностями. Приоритет по концевому и центрально-концевому питанию 
ВДВ принадлежит Новосибирскому государственному техническому 
университету (НГТУ) и защищен тремя патентами Российской Федерации. 
Важность решения перечисленных проблем определяется актуальностью вопросов разработки модернизированных компактных ДА, 
отвечающих все возрастающим требованиям как к уровню согласования и величине коэффициента усиления, так и к габаритно-массовым 
характеристикам, упрощению технологии реализации и повышению 
надежности и ремонтопригодности антенных узлов, находящихся, как 
правило, под непосредственным воздействием неблагоприятных факторов климатического районирования Российской Федерации. 
Многодипольные ДА традиционно используются как отдельно стоящие излучатели, так и как базовые излучающие модули многоэлементных ФАР РЛС опознавания, наведения и сопровождения наземного, морского и воздушного базирования, в том числе космического 
пространства.  
Значительный вклад в исследования самих многодипольных антенн, включая директорные, а также в возможности их применения в 
радиотехнических системах внесли как отечественные ученые, например А.А. Пистолькорс, Г.Т. Марков, Г.З. Айзенберг, Л.Д. Бахрах,  

ÂÂÅÄÅÍÈÅ 

 
9 

Д.И. Воскресенский, В.Д. Каплун, Б.В. Сестрорецкий, Д.М. Сазонов, 
В.В. Чебышёв, О.Г. Вендик, М.В. Инденбом, В.И. Кошелев, В.П. Беличенко, Т.Т. Газизов, В.Ф. Лось и другие, так и многие зарубежные исследователи, в том числе H. Yagi, S. Uda, S.A. Schelkunoff, H.T. Friis,  
S. Silver, E. Hallen, J.D. Kraus, R.W.P. King, H.J. Jasik, C.A. Balanis,  
N. Marchand, J.L. Volakis, Z.N. Chen, W.-K. Chen, J.R. Wait и др. Результаты этих исследований и разработок квалифицируются как весьма удачные обобщения и находки в области проектирования ДА в терминах их направленности, согласования с питающим фидером и 
степени линейности поляризации излучаемых радиоволн. Все они 
нашли широкое применение в телевидении, радиолокации, радионавигации и других телекоммуникационных системах. 
До настоящего времени сотрудниками НГТУ были полностью исследованы лишь уединенные излучатели дипольного вида (ИДВ) с 
концевым и центрально-концевым питанием. Результаты этих исследований опубликованы за последние четыре года в отечественных 
(журналы перечня ВАК) и зарубежных (наукометрическая система 
«Web of Science») периодических изданиях. Вместе с тем перспективы 
использования таких излучателей в качестве возбудителей ДА только 
еще начинают оцениваться на кафедре «Радиоприемные и радиопередающие устройства» НГТУ, а методика их проектирования лишь формируется и апробируется. 
Полученные результаты, описанные в настоящей работе, были 
внедрены при проектировании элементной базы антенных решеток с 
закрытым и открытым способом возбуждения, а также при реализации 
проектов перспективных изделий антенно-фидерных трактов приемопередающей аппаратуры, включая системы цифрового телевидения. 
 
 
 
 
 
 

 

ÑÏÈÑÎÊ ÑÎÊÐÀÙÅÍÈÉ 

АС 
ВДВ 
ДА 
ДН 
ДСК 
ИДВ 
ПВДА 
КНД 
КПВ 
КПД 
КПЛ 
КСВН 
КУ 
НсПЛ 
РЛС 
СПЛ 
ССК 
СУ 
ФАР 
ЦСК 
ЦФ 
ЩЛ 
ЭДА 
ЭДС 

– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 

антенная система 
возбудитель дипольного вида 
директорная антенна 
диаграмма направленности 
декартова система координат 
излучатель дипольного вида 
печатно-волноводная директорная антенна 
коэффициент направленного действия 
копланарный волновод 
коэффициент полезного действия 
копланарная полосковая линия 
коэффициент стоячей волны напряжения 
коэффициент усиления 
несимметричная полосковая линия 
радиолокационная станция 
симметричная полосковая линия 
сферическая система координат 
симметрирующее устройство 
фазированная антенная решетка 
цилиндрическая система координат 
целевая функция 
щелевая линия 
электродинамический анализ 
электродвижущая сила