Хансен Р.С. Фазированные антенные решетки (2012) (1151794), страница 14
Текст из файла (страница 14)
М 3.3.2.3. Цилиндрическая деполяризация Цилиндрическая поверхность, как любая изогнутая поверхность, деполяризует падающую волну. Например, если линейно поляризованная волна падает в плоскости падения ~плоскости, содержащей ось цилиндра и направление плпеитяа1 то прпчпиздпии яцляюши~ч ч пят~лпп~ лкнттми ~я1ти нопмяпьны, ', -,—.;г П.З. Антенные решетки на цилиндрической иоверхности Глава 11. Конформные антенные решетки или эквивалентно (11.56) й 20 ~ 12 ~ 12 (11.57) затем задается другая взаимная проводимость Хд после замены (Р;, ~'2) на (К,, К2). Можно легко доказать, что Глава П. Конформные антенные решетки ет относительно и и 1,.
Для того чтобы обойти вышеуказанные трудности при вычислении В, был принят метод, внедренный в 133~ при изучении проблем ци- линдрической антенны. Перепишем (11.б4) следующим образом: где Г(т, А,) = ~А(т, А,) + уИ~~т, А.)~фр(и, 1,). (11.67) Глава Ц. Конформные антенные решетки 1 1.3.3.2. Данные о полной проводимости С помощью описанных формул данные взаимного импеданса щелей были рассчитаны как для продольных, так для поперечных щелей 1471.
Все данные приведены для 9 ГГц и размеров щели 0,9 х 0,4 дюйма. На рис. 11.19 показана взаимная проводимость между двумя поперечными щелями как функция угла между размещением щелей. Смещение щелей составляет 1,5241, а радиус цилиндра 1,5171. Показаны как асимптотический результат, так и точный результат модального анализа. Результаты для взаимного импеданса двух попе- рртттз т,,ту ттн* г~рй,,г а~от1тк*1и ю з.,ту о прпт гълтю,тттхтттхтт тттъя пг~т, эччт~т т,тт ~ зътяг 11.3.
Антенные решетки на цилиндрическои иоверхности 11.3. Антенные решетки на цилиндрической иоверхности Глава П. Конформные антенные решетки цилиндра диаметром (185/л)Х с осевым интервалом 0,8Х и круговым интервалом 0,6Х. Поле Е было поперечным к оси цилиндра с размерами волновода 0,32 на 0,751.
Для этого большого цилиндра обнаруживается более крутое падение, похожее на результаты плоской решетки гл. 7. Взаимная связь для вогнутой цилиндрической решетки изучалась с помощью теории Флоке в )122~ и для асимптотической теории в 11231. Эта геометрия полезна для линз Ротмана и фидерных линз. 11.4. Секторные решетки на цилиндрах 20 Дуга 60' 20 Дугд 90' варьирования импеданса сканирования.
Пример АР с интервалом 0,651 на цилиндре диаметром 27,4Х для секторных углов б0, 90 и 120- приводится на рис. 11.26 ~55~. Больший шаг проецируемых элементов при больших углах приводит к росту дифракционного лепестка с увеличением секторного угла. Этот лепесток можно было бы, конечно, подавить за счет меньшего шага элементов. 11.4. Секторные решетки на цилиндрах На рис. 11.3, например, показаны угломестные диаграммы «элемента кольцевой решетки» в сравнении с угломестной диаграммой элемента. Преимущество цилиндра заключается в том, что угломестные диаграммы элемента в составе кольцевой решетки имеют тенденцию подавлять боковые лепестки в большей степени, чем изолированная диаграмма элемента.
В таком случае сравнение первого порядка может быть сведено к сравнению азимутальной диаграммы кольцевой решетки с азимутальной диаграммой линейной решетки. 1!.4. Секторные решетки на цилиндрах 4~5~~7~ Однако цилиндрическая АР имеет ряд недостатков. Для сканирования амплитуда, равно как и фаза, должны переключаться по азимуту, а получаемая в результате система питания будет более сложной по сравнению с системой плоской решетки.
Тем не менее, управление при сканировании никакой сложности не представляет ввиду разделяемого амплитудно-фазового распределения. Основной недостаток заключается в том, что цилиндрическая решетка не может физически разделяться, как четыре плоские решетки. Это означает, что цилиндр должен обеспечивать обзор 360, в то время как каждой плоской решетке требуется видеть только сектор 90'. Более важно, что цилиндр не может !1.4. Секторные решетки на цилиндрах 11.5. Решетки на конусах и сферах мым. Но изготовление, сборка и схема питания являются более дорогостоящими. Особый случай — сферическая купольная решетка. Это полусферическая цилиндрическая линза с традиционной сканирующей плоской решеткой в диаметральной плоскости.
Ограниченное сканирование плоской решетки увеличивается до широкоугольного сканирования посредством цилиндрической линзы (см. детальное описание в главе 10). Проведена значительная аналитическая и экспериментальная работа по коническим решеткам 147~, представленная в разделе 11.5.1. Глава 11. Кон4ормные антенные решетки Для луча, ориентированного перпендикулярно образующей конуса, характеристики излучения могут аппроксимироваться с помощью эквивалентной плоской решетки, чья площадь равна проецируемой площади активной части конформной АР. Таким образом, можно было бы ожидать значений ширины луча и уровней боковых лепестков, соизмеримых с размерами проецируемого раскрыва.
В другой крайней точке для луча, ориентированного вдоль оси конуса, условия меняются. Для малых углов вблизи оси конуса решетка, проецируемая в переднем направлении, выглядела бы приблизительно как концентри чная кольцевая решетка. Центральные кольца решетки отсутствуют, поскольку непо- ~.~~ел~-тве~~~~ вепш|~и~~~ ~~о~~н-,а „~~~ ~~пав~лг~,, ~~й,ппакти~Р. не .ппиме~~яе~~',я .Л ~~я, П.5. Решетки на конусах и сферах Представляют интерес диаграммы индивидуальных щелей. На рис. 11.35 показаны измеренная и рассчитанная угломестные диаграммы поперечной щели Х/2 на конусе с полным углом 20'; щель расположена на 6,221 от вершины (отсчет угломестного угла показан на рисунке).
Отмечено сглаживание диаграммы за счет конуса в освещенной области. Диаграммы радиальной щели в том же самом положении приводятся на рис. 11.3б. Задний лепесток равен — 14 дБ. оо О Измерено Глава П. Конформные антенные решетки 11.5. 1.1. Сетки на конусе В конической (а также цилиндрической) решетке можно воспользоваться преимуществом круговой симметрии поверхности для того, чтобы свести проблему управления к проблеме одномерного сканирования с переключением по азимуту.
На рис. 11.37 показан вид конуса, ориентированного вершиной вперед, при этом заштрихованная часть представляет собой возбуждаемую площадь поверхности. Если луч лежит в плоскости, перпендикулярной оси конуса, его положение будет таким, как показано на рисунке, а сам луч симметпичен . отцосительно активной Г!.5. Решетки на конусах и сферах 46Б эффективно обеспечить контроль амплитуды и фазы в каждом элементе вместо переключения.
Коническая решетка может также рассматриваться как набор цилиндрических решеток различных радиусов в качестве аппроксимации первого порядка. Соответственно, можно ожидать, что у нее также будет тенденция к появлению дифракционных лепестков в плоскости д. Поэтому предусматривается, что межэлементный шаг в этой плоскости нужно будеч поддерживать на меньшем уровне, чем обычно могло бы потребоваться для эквивалентной плоской решетки. Однако то обстоятельство, что каждый круг элементов на конусе, расположенный ближе к вершине, меньше предыдущего, может приводить к 115. Решепти на конусах и сферах 11.5. Решетки на конусах и сферах Глава 11. Конформные антенные решетки нии ~621.
Соответственно, была разработана специальная система координат, которая следует за пиком луча при его сканировании ~62~. Главное требование координатной системы заключается в том, что две фиксированные плоскости должны пересекать главный луч диаграммы антенны под прямыми углами. Это требование удовлетворяется переменной сферической системой с угловыми координатами д' и О'. Система размещается таким образом, чтобы д' = 0 и О' = 90' соответствовали направлению главного луча ~р = д,, О = О,. Эта переменная система координат может соотноситься с фиксированной обычной координатной системой через преобразования, описанные в работе ~71~.
Связь 11.5. Решетки иа конусах и с4ерах В расчетах каждый элемент взвешивался по усилению, которое он имеет в направлении пика луча. Было установлено, что это взвешивание дает наивысшее соотношение сигнала к шуму, когда решетка работает в приемном режиме. На рис. 11.44 представлен ряд диаграмм, рассчитанных для луча, направленного на 20' от оси (О, =- 20'). Эти диаграммы представляют собой только главную компоненту поляризации. При некоторых углах имеется значительная компонента с перекрестной поляризацией.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
