Хансен Р.С. Фазированные антенные решетки (2012) (1151794), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Поэтому если используются многомодовые элементы, они должны быть как можно большего размера, который допускает решетка. Для одной поляризации получена полоса пропускания > 50% с КСВН < 4 и диапазон сканирования почти в четверть полусферы ~119, 1201. 7.5. Компенсация эффектов сканирования и устранение углов ослепления поддерживать поверхностные волны, порождающие углы ослепления ~94~. При анализе в спектральной области эти трудности могут быть устранены. Различные способы использования диэлектрической пластины включают размещение тонкой пластины с высокой диэлектрической постоянной вблизи поверхности АР. В этом методе, названном широкоугольным согласованием импедансов (жЫе-апу1е ипредапсе тпа1сЫпд) и предложенным в ~80~, используется реактивная проводимость пластины для выравнивания части вариаций апертурной реактивной проводимости при сканировании.
Это возможно, по- булава 7. Взаимная связь тин могут соединяться каскадно. Отметим, что матрицы сопротивлений, проводимости и рассеяния не соединяются каскадно. Два типа матриц, для которых это возможно, — это матрица А-.О-С-.О ~3а1 и передаточная матрица ~32а~. Преобразование У, Кили 5' матриц, конечно, легко выполнимо. В работе ~82~ применена Т-матрица к случаю пакета диэлектрических пластин для уменьшения дальних боковых лепестков, а в ~90~ применено каскадирование в спектральной области; этот подход является более действенным, так многие ЛР лучше всего рассчитываются этим способом. В качестве примера АР коротких щелей на экране согласована единой диэлектрической пластиной толщиной 0.3671„..и,.....
Глава 8. Конечные антенные решетки Когда тип элемента допускает несколько мод или сложное распределение токов, взаимная связь в конечной решетке может изменить модовый состав или распределение тока, Для этих случаев метод моментов или модовое разложение применяется на каждом элементе, и все уравнения, соответствующие различным функциям разложения и элементам излучения, рсшаются одновременно. Член матрицы полных сопротивлений для одной функции разложения состоит из двойной суммы (по элементам), включающей интеграл соответствующей функции Грина, помноженной на функцию разложения и т~ч.товъ в Йъ нацию, ъ мноь"еленки., нл ~ттпгцц*щ~ия и'. ':.
".."."....,."..'..-,-.. ".-.::.-...-,.:'... булава К Конечные антенные решетки не зависящей от размера решетки. Из-за колебательного эффекта, вызываемого добавлением ряда или столбца элементов в решетку, можно было бы ожидать„что добавление половины взаимных импедансов для периферийных элементов уменьшит колебания. Это, как оказывается, является справедливым, и наблюдается сокращение на 1 дБ, поэтому во всех указанных результатах используются взаимные импедансы полупериметра.
На рис. 8.3 и 8.4 показана БЕР-диаграмма для случая решетки с расстоянием 0,7Х. Опять-таки колебания налагаются на результаты бесконечных решеток и, как ожидалось, Р Глава 8. Конечные антенные решетки 8.1.2. Конечно-бесконечные решетки Затраты на расчеты сокращаются, когда рассматриваются конечно-бесконечные решетки со сканированием в плоскости, перпендикулярной конечной ширине решетки Я. В этом случае допускается сканирование только в главной плоскости.
Даже при применении метода моментов могут быть промоделированы относительно большие решетки. Благодаря такому способу моделирования многое можно понять о поведении крайних элементов в решетке. Как бкттга ыи»~гоът~ятпр прь.я эят~о плптлхг~гтцорт.т~ и»- тп» та.тт тппт» тл 82. Характеристики сканирования малик решеток 31Б~ ) Для этого случая Н-плоскости 401 член дает точность вычисления взаимного импеданса, равную 0,01 Ом. Большее межэлементное расстояние требует большего количества членов. Существует значительное отличие параллельного случая (плоскость Е) от коллинеарного случая: функция Ханкеля теперь находится внутри обобщенной интегральной диаграммной функции, как показано в ~39, 40], и интеграл не может быть проинтегрирован в замкнутой форме.
Формула с опущенными подробностями ее вывода следующая: 8,2. Характеристики сканирования малых решеток диполей с полуволновым расстоянием и четвертьволновой высотой над экраном. Заметно расширение и уплощение диаграммы в Е-плоскости. На рис. 8.13 и 8.14 изображены ЯЕР-диаграммы центрального элемента решетки 7 х 9 диполей для различных межэлементных расстояний. Из этих кривых очевидно, что 5ЕР-диаграмма ограничивает диапазон углов сканирования. По мере добавления большего количества элементов к решетке количество колебаний в диаграмме увеличивается и кривые становятся более плавными. Также спад становится более крутым.
На рис. 8.15 и 8.16 сравниваются ЯЕР-диаграммы 8.2. Характеристики сканирования малых решеток нта, крайних элементов, расположенных в плоскостях симметрии, и углового элемента решетки из 9 х 11 диполей. Для угловых элементов не наблюдается симметрия эффектов взаимной связи, которая приводит к выравниванию ЬЕР-диаграммы. Если места достаточно, могут быть добавлены пассивные элементы на краях решетки, чтобы улучшить характеристики сканирования.
Интересный пример краевых эффектов в линейной решетке дан в ~141 для полуволновых диполей с экраном и без экрана. Межэлементное расстояние со- Глава 8. Конечные антенные решетки ментов с различным номером, с экраном и без экрана„для углов сканирования О, 40, и 45" для параллельных диполей. Оказывается, что краевые элементы, расположенные в направлении сканирования, подвергаются большему влиянию по сравнению с краевыми элементами, лежащими в обратном направлении. Однако КСВН последних элементов выше, так как дифракционный лепесток расположен в этом направлении, Приближенное табулирование числа краевых элементов, импеданс которых находится за пределами центральной группы, отражено в табл. 8.1. Не следует предполагать, что эти результаты относятся к и!!ОГки!м пР!!!Ртутям, нО .зняниР.
тГнлйн!!иЙ 7тОдж~и) быть пйле3нО Глава 8. Конечные антенные решетки сканирования 0 и б0'. На рис. 8.24 показан илтеданс для решетки из 21 линейки, излучающей по нормали. Обратите внимание на то, что у малых решеток диаграмма такая же, как и у больших. Осцилляции импеданса значительно меньше в центре решетки при нормальном излучении и становятся больше по мере увеличения угла сканирования. Значения на краях больше для всех углов сканирования, как правило„на 20%.
Эти результаты для дипольных решеток напрямую применимы к щелевым решеткам на металлическом экране в силу принципа двойственности Бабине П,гтрк~ уюта ттсэ тя р, тъо п1угъть съпт ръэл, ~-з сьу~г~ о, у прогцъ т~тлъ хлРуц тих и у ттгь путч 6т ттт тт,. 8.3. Модель Гиббса конечно-бесконечной решетки 337 Период на апертуре решетки является почти постоянным и определяется следующей приближенной формулой 0,5 Период = ' (в длинах волны), 1 — япОо где Оо — угол сканирования от нормали. Этот результат может интерпретироваться подобно формуле для дифракционного лепестка от двух псевдоволн, 8.3.
Модель Гиббса конечно-бесконечной решетки амплитуда импеданса сканирования для решетки из 201 линейки при сканировании на 45'; она равномерно увеличивается от значений, близких к нулю, до приблизительно 1,4 с несколькими колебаниями в конце. Меньшие решетки демонстрируют аналогичное поведение, но с меньшими осцилляциями. Нормирующий множитель, представляющий собой значение импеданса элемента в центре решетки, проявляет логарифмическое поведение по обеим осям в Функции числа элементов (рис. 8.36). Можно видеть, что очень боль- Глава 8. Конечные антенные решетки 8.Э.2.
Модели Гиббса конечных решеток Хорошо известно, что волна в виде импульса прямоугольной формы (кцпаге жа~е) с конечной полосой имеет осцилляции, которые называются явлением Гиббса. Таким образом, преобразование Фурье с конечными пределами от япс-спектра гармоник создает волну с такими осцилляциями у краев. Рассмотрение результатов различных расчетов показывает, что пики и провалы колебаний имеют регулярные интервалы, и что амплитуды первого, второго, третьего и т.д. пиков не зависят от верхней границы полосы. Так, первый пик 8З. Модель Гиббса конечно-бесконечной решетки амплитуды импульса.
После ряда преобразований переменных действительная часть становится равной [2Ц Д~) = Я [(У + а)(1 + Т)1 + Я ~У вЂ” аК1 + ТН + + % [(У + а)(1 — Т)1+ % [(à — а)(1 — Т) ~. Точки экстремумов находятся из равенства нулю производной „~по Т с использованием предыдущего значения Г При снижении значения фазового члена имеем: Глава 8. Конечные антенные решетки чечной и сплошной кривыми, например, на рис. 8.20, важнее, чем совпадение пиков этих кривых. На рис.8.22 и 8.23 приводятся сравнения для решетки с 51 элементом при 0 и бО', в то время как рис.
8.24 относится к решетке с 21 элементом при поперечном излучении. Опять-таки наблюдается отличная согласованность. Изменения импеданса сканирования для дипольных решеток из 201 элемента с экраном при сканировании в О-плоскости показаны на рис. 8.25 — 8.27, где снова пунктирными линиями обозначена модель Гиббса, а непрерывными линиями — моделирование. Более быстрое затухание осцилляций очевидно, Литература 10. Оеьйрапде, М. В.
апд Ва11еу, М. С.„«Апа1уяз оГ Е1п1ге Рйазед Аггауь оГ С1гси1аг М!сгоь1г1р Рагсйеь», Тгапк. !ЕЕЕ, Уо1. АР-37, Хо~. 1989, рр. 1355 — 1360. 11. 01апюпс1, В. Ь.,«Бгпа11 Аггаук — ТЬе1г Апа!уяь апс! ТЬе1г ~3зе Гог г!1е Всядп оГ Аггау Е1егпепЬ», 1п Рйакес1 Аггау Апгеппая, Ргосеейщр оГ Фе 1970 Кугпроящп, А. А. О!1пег апс1 О. Н. Кп!пе1, ЕсЬ., Аггесй Ноже, 1972, рр. 127 — 131. 12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
