Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ (1988) (1095425), страница 89
Текст из файла (страница 89)
В частности, с затрудняется согласование главного тракта при прохождении основного лепестка ДН через нормаль к поверхности решетки, когда отражения от всех излучателей складываются в главном тракте сннфазио (эффект «нормали»). Кроме то- Х го, наблюдаются искажения амплитудно-фазового распределения возбуждения из-за взаимодействия излучателей. Поэтому часто осуществляют $ отвод мощности из главного тракта к излучателям с помощью направленных ответвителей.
Прн включении согласованной нагрузки в свободное плечо каждого направленного ответвителя указанные недостатки устраняются в результате поглощения мощности, отражающейся от входов излучателей. Эскиз одной из практичееких конструкций чаРис ~э 12.всаоуж- стотно-сканирующей антенны показан на рис. 15.12. В этой антенне формирование ДН в плокала лннсйныы нс. скости частотного сканирования Осуществляется тсчннион с частот- линейной решеткой, а в перпендикулярной пзоныы сиаинрсаани- скости луч формируется за счет оптических свойств параболического цилиндра.
Излучателя- ~,. »т"сан: т-„,";,"Ру;; ми являются наклонные щели в узкой стенке ась; 4 — асрквло; 5 — ПряыоуГОЛЬНОГО ВОЛНОВОда~ КОтОрпыу дЛЯ УВЕЛИ- чения углочастотной чувствительности придана эмейкообразная форма. Мощность, излучаемая щелями, направляется на параболической отражатель небольшим рупором, который показан условно только на одной проекции. злключннип Можно сказать, что в настоящее время техника антенн и устройств СВЧ достигла определенного «уровня зрелости», Развитие ее идет не по пути создания принципиально новых типов антенн и 'элементов тракта, а в основном по пути улучшения электрических характеристик, совершенствования конструкций и технологии производства и расширения областей применения, в частности в результате освоения диапазона миллиметровых.и субмиллнметровых волн.
Наиболее динамично развиваются многоэлементные антенные системы на основе фазированных антенных решеток (ФАР). Возрастает чинтеллектуальность» ФАР, под которой понимается способность одновременно решать ряд задач: обзор ц поиск целей, опош.ш.анне и сопровождение обнаруженных целей, адаптивное подавление естественных или искусственно созданных помех и т.
д. Становится доминирующим взгляд на многоэлементную антеннофидерную систему как на главную и определяющую часть системы пространственной обработки сигналов. Интенсивно разрабатывается новая элементная база ФАР: излучающие элементы, распределители мощности, фазовращатели, устройства встроенного контроля функционирования элементов и т. д. Развивается теория и совершенствуются конструкции конформных ФАР, естественно вписываемых в контуры объектов, для которых они предназначены. Наряду с общетеоретическими задачамн синтеза оптимальных амплитудно-фазовых распределений возбуждения ФАР (или, что то же самое, весовых коэффициентов для линейной обработки сигналов отдельных излучателей) важное значение приобретают разработка схем я создание алгоритмов управления ФАР в реальном времени, в частности алгоритмов адаптации к изменяющейся помеховой обстановке. Устойчивой тенденцией развития устройств СВЧ, входящих в ФАР, является увеличение их плотности компоновки.
Намечается переход к полосковым конструкциям на гибкой рулонной ленте, помещаемой между слоями сотового диэлектрика. В таких конструкциях полосковые излучатели удачно объединяются без промежуточных разъемов с системой фазовращателей и распредели' тельными цепями возбуждения. Еще одним быстро прогрессирующим направлением антенной ' техники является создание гибридных зеркальных антенн, сочетающих зеркала больших электрических размеров (более 50 длин волн) и облучающую антенную решетку с небольшим числом эле:.ментов (не более 100), располагаемую вблизи фокальной области зеркала.
Антенны такого типа перспективны, например, в системах космической связи через геостационарные ИСЗ, на борту которых необходимо формировать систему остронаправленных лучей. Прн этом должна сохраняться возможность наведения каждого луча — шириной в доли градуса — на нужного корреспондента. К числу основных теоретических проблем при создании гибридных зеркальных антенн относятся выбор наилучшего взаимного расположения зеркал и облучающей решетки и синтез оптимальных амплитудно-фазовых распределений в облучающей решетке с целью получения требуемых диаграмм направленности изменяемой формы прн одновременной максимизации коэффициента усиления антенны.
Особенностью конструкций бортовых гибридных зеркальных антенн для геостационарных ИСЗ является широкое применение новых легких и высокопрочных конструкционных материалов, например углепластов, н возможность доставки антенной системы в космос в сложенном (упакованном) состоянии с последующим развертыванием. Успешная разработка современных антенн и устройств СВЧ немыслима без автоматизации процессов проектирования н экспериментальных исследований и испытаний.
Развитые в последние годы численные методы решения злектродинамических задач позволяют в ряде случаев существенно повысить точность расчетов антенн и устройств СВЧ и тем самым сократить объем экспериментальных исследований. Однако создаваемые системы автоматизированного проектирования антенн и устройств СВЧ еще далеки от завершения из-за многообразия применяемых конструкций устройств в различных диапазонах длин волн и множества существующих технологий изготовления.
Особое внимание при создании антенн уделяется в настоящее время автоматизации экспериментальных исследований. Быстро развиваются и совершенствуются новые методы измерений: по ближнему полю в раскрыве антенны или в промежуточной области, с помощью специально сконструированных источников плоской электромагнитной волны — так называемых коллиматоров, по внеземным источникам радиоизлучения — радиоастрономический метод, по источникам, размещаемым на летающих объектах,— облетный метод.
Возрастают требования к качеству измерений, в частности до 50 — 60 дБ увепичивается динамический диапазон определения боковых лепестков диаграмм направленности. Стремление минимизировать взаимные помехи стимулирует создание специальных экранированных и безэховых измерительных помещений. Главным направлением автоматизации измерений является применение программно-управляемых с помощью ЭВМ и микропроцессоров разветвленных измерительных комплексов. Важная роль принадлежит здесь стандартизации измерений и созданию соответствующих эталонов антенн и образцовых измерительных установок.
Переход на автоматизированный контроль прн приемо- сдаточных испытаниях антенн и устройств СВЧ ведет в перспективе к снижению себестоимости изделий на 20 — 25%. Техника антенн и устройств СВЧ вЂ” быстро развивающаяся область современной радиоэлектроники. Развитию ее способствуют совместные усилия специалистов по прикладной электродинамике, системотехнике, радиотехническим устройствам, электронике, автоматике, метрологии, конструированию и технологии производства и др. Можно с уверенностью сказать, что дальнейшее развитие теории и техники антенн и устройств СВЧ позволит успешно решить многие задачи, связанные с созданием системы глобальной радиосвязи, получением информации об окружаюшей среде и удаленных объектах, освоением космоса, беспроволочной передачей энергии на значительные расстояния, медицинской диагностикой, лечением ряда заболеваний и др.
ПРИЛОЖЕИИЕ. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ АНТЕНН й УСТРОНСТВ СВЧ Урааненнн Максвелла в потенциалы пола. Теория антенн н устройств СВЧ базнруется на основных уравненкях электродннамнкн — уравненнях Максвелла. Для однородной н нзотропной среди, в некоторых областях которой задано распределеняе возбуждающих электрических н магннтних токов с времеянбй завнснмостью ехр (»ю!), уравнепня Максвелла в днфференцнальной форме имеют внд го! Н = » заЕ + ]з, (П. 1) го!Е = -»вр Н вЂ” Ре.
Здесь Е н Й вЂ” аектори комплексных амплитуд напряженностей электрического паля (В/и) н магнитного поля (А!м); ~1-» — ) . = .(1-» — ') — комплексные днэлектрвческая к магннтвая проанцаемостц среды [для вакуума ез 1О '/(Збп) Ф/м; Рз=4п.! О-' Гн/и]; а' н а" — удельные объемные электркческая н магннткая проводнмоетн среды (соответственно См/и н Ом/м); »' н Р' — векторы комплексных амцлнтуд объемных плотностей сторонних электрвческнх я магнитных токов (соответственно А/мз н В/мз). Магнктные токп янляются фнктнвнымн, поскольку магннткых зарядов в природе шжэ не обнаружено. однако нх введенне в уравнения зкачнтельно упрощает расчеты многкх устройств. напрнмер щелевых антенн.
К уравневням (П.1) обычно ешл добавляются уравнения б!ч Е = рз/з „ б!ч ]( = р"/рз, (П.2) где р' н р" — объемная плотность электрических н магнктных зарядов соответственно. Уравнення (П.2) являютса следствием уравнений (П.1), так как имеют место уравнення непрерывностн злектрнческнх н магннтних токов д!ч 3'+»мр' = О, б!ч]" +»вр" = О.
(П.З) Из уравпеннй (П.З) следует, что прн определенвн полей можно исходить только нз налнчня токов, поскольку заряды определяются сразу, как только залается распределение токов. Для решения уравненвй Максвелла (П.1) в случае однородной среды обычно вводят два вспомогательных векторных поля: векторный потенцнал электрнческнх токов А' и векторный потенциал магннтных токов А". Векторы напрекенносгей полей определяются через этн потенцнаяы следукш!Пм образом: Й = га! Аь — »маеА" + [1/(»врд)] Пгаб б!ч Ам, (П.4) Š— го! Ам — »мр Аз + [1/(»ва )] агаб б)ч Аз Заметим, что в ряде руководств яспользуются потенцналы А' н А", отлнчаввцяеся от прнведенных здесь дополнвтельнымн множнтелямн р н е,. Этн множателн постоянны, так как среда прн введеннн потенцяалов предполагается однородной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
