All-sized hydroacoustic antenna of an underwater vehicle
Authors: Ермолаев Э.В. , Махов В.И. 
Published: June 2022

В статье предлагается малогабаритная гидроакустическая антенна, предназначенная для использования на подводном аппарате. Антенна выполнена в виде концентрической трёхкольцевой дискретной антенны, при этом площадь, занимаемая ею на подводном аппарате, меньше, чем в случае применения линейной антенны, кроме того, характеристика направленности (ХН) её близка к осесимметричной, что важно в ряде практических применений. Целью работы был расчёт ХН по известным выражениям при различных амплитудных распределениях (равномерное, треугольное, Хэмминга, Блэкмана) возбуждения элементов, расположенных на кольцах антенны, и выбор оптимального варианта. В качестве элементов антенны применены трёхсекционные стержневые преобразователи асимметричной, обеспечивающей широкополосность преобразователя, конструкции. Расчёт ХН выполнен для средней частоты широкого диапазона частот, приведены графики рассчитанных ХН при заданных распределениях. Известны результаты работы, где показано, что при большом количестве колец (10 колец, 320 элементов в антенне) уменьшение амплитуды возбуждения колец от центрального к периферийному кольцу приводит к тому, что основной лепесток ХН несколько расширяется и уменьшаются боковые лепестки. В данной работе показано, что при малом числе колец (3 кольца) такой эффект не наблюдается, и этот результат объясняется с применением теоремы смещения. Оптимальным из рассмотренных амплитудных распределений для данной трёхкольцевой концентрической антенны является равномерное амплитудное распределение, при котором антенна имеет наиболее узкий лепесток ХН и меньший уровень боковых лепестков.

The article proposes a small-sized hydroacoustic antenna designed for use on an underwater vehicle. The antenna ismade in the form of a concentric three-ring discrete antenna, while the area occupied by it on an underwater vehicle is smaller than in the case of a linear antenna, in addition, its directivity characteristic (DC) is close to axisymmetric, which is important in a number of practical applications. The aim of the work was to calculate the DC using known expressions for various amplitude distributions (uniform, triangular, Hamming, Blackman) of the excitation of elements located on the antenna rings, and to choose the optimal option. Three-section rod converters of an asymmetric design providing the broadband of the converter areused as antenna elements. The calculation of DC is performed for the average frequency of a wide frequency range, graphs of the calculated XN for given distributions are given. The results of the work are known, where it is shown, that with a large number of rings (10 rings, 320 elements in the antenna), a decrease in the amplitude of the excitation of the rings from the central to the peripheral ring leads to the fact that the main lobe of the DC expands somewhat and the side lobes decrease. In this paper, it is shown that with a small number of rings (3 rings), such an effect is not observed, and this result is explained using the displacement theorem. The optimal of the considered amplitude distributions for this three-ring concentric antenna is a uniform amplitude distribution, in which the antenna has the narrowest lobe of the DC and a lower level of side lobes.