Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Таким образом, ЛН в дальней зоне как для круглой, тэк и для прямоугольной апертур можно записать в виде (см. (30)) Е(и)= ~ Ае[х) е ''" "' " ах. (67) Линейное распределение фазы создает смешение ЛН по углу от величины и=[я( зш 0))Л до и — (п[)Л) (щп Π— ып Ое), О,= агсз[п [))Л/(и) (68) где и 1 — линейный размер апертуры по осн х. При этом можно считать, что апер. тура антенны как бы повернута на угол Ое и длина ее уменьшена долеличины 1 соз О, Так как ширина главного лепестка, ЛН зависит от Лд„то она э рассматриваемом случае пропорциональна,Л)(( соз Ое). Следовательно, главный лепесток расширяется при увеличении Ое. Коэффициент направленного дей. ствия падает из-за уменьшения площади проекции апертуры, так что бе = = босов Ое, где бп — КНЛ антенны при постоянном распределении фазы по апертуре.
Указанные приближенные соотношения справедливы для О, примерно до 60', если размеры апертуры превышают 10Л(19, 20), Однако, КНЛ линейной решетки не зависит от угла сканирования. Это обусловлено тем, что при отклонении антенного луча от перпендикуляра к решетке до положения продольной оси угол, занимаемый глвввым лепестком в пространстве, уменьшается таким образом, что компенсирует эффект расширения главного лепестка ЛН (21).
)э ряде задач проектирования, таках, например, как выбор облучателей моноимпульсных антенн, главный лепестаксдввгается только на небольшую величину, поэтому требуется небольшое изменение фазы на апертуре. Сдвиг фазы по апертуре иа п при ширине главвога лепестка ЛЛ создаст смещение ЛН,иа.величину.„равную ширине хлаввого лепестка, ,Лрурве задачи проектировании связаны с фармнраванвем мнаголучевык , ЛН, Суяярлазввкя фазовых.
распределений .позволяет легко сформировать тэкиедкаграммы,(22).,Ь качестве примера,рассмотрим случай, когда нужна сформирована.два луча.ЛН под,углами ~ щОл в пространстве переменной, 70 24. Физоэае рислределенссе ноля ла илергуре з]п 0 (ширина каждого луча Оп равна Л/!). Прн постоянной амплитуде поля на апергуре с Р (и] — ~ (е/В» ! е — !6»] е — !и» дл — с Выражение (69) можно представить через тригонометрические функции: с Р (и) =2 ~ соз тпк а '"" дк. — с Таким образом, ДН имеет вид Р(и]=( — 1)~, з1п и=( — 1)т и т и'Лс (и) (71) из-т'лз иа — тз пз Если два луча должны быть отклонены на угол, равный !00п (!ОЛ/!) в пространстве з1п О, го ДН полн в дальней заве имеет внд, показанный на рнс.
6 для положительной полуплоскостн (отметки, что диаграмма снмметрич. на относительно осн и = 0) Два макснмума имеют направление и = ~ !Оп Онн смещены от осн на 100п. Значення ДН в максимуме (69) 1, если т=О, Ртах (и) = ~ (72] 1 1/2, если т>1. Рассмотренное распрелеление поля по апертуре иллюстрнрует также неко торое осложнение, возникающее прн рассмотрении фазовых н амплитудных составляющих распределения поля.
Дае линейные фазовые составляющие (с противоположным изменением, см. ряс. 7, а] в сумме дают результирующее распределение (см. рис. 7, б) е виде прямоугольной волны Квадратнчное нзмененне фазы по апертуре. Влияние квадратичного фазового распределения поля по апертуре (см. (66)) 6 (х) = !Зкз/2Р (73] лучше всего рассмотреть, если обратиться опять к определению поля днфракцнн Френеля в виде (9). Можно показать, чта этот ннсеграл сводится в выражение для поля в дальней зове в плоскости г = Р.
Таким образом, свойства антенны в дальней зоне определяются эффектом фокусирования в плоскости г= Р Влияние квадратнчного нзменепия фазы по аперсуре будет пронллкктрнровано путем сравнения антснны, имеющей апертуру длиной ! прн постоянном распределении фазы (Р = аа) н антенны с такой же апертурбй, но имеющей квадратичное распределение фазы Фазовый сдвиг на краях апертуры (Д2) равен и/2 (Р = Р/2Л).
На рис. 8, и показана ДН прн несфокусированной апертуре (Р=аа) в плоскости хг' в масштабе ! н г', где г' = Лг/2!'. Интенсивность поля нормярована по значению прн г' = 1, к = О. Поля прн г' = 1 н г' = 2 — обычные ДН в дальней зоне Л(и). Поле прн г' = 1/4 определяется по формуле (9). Пунктирная линна в плоскости кг'.показывает. положение первого нуля диаграммы направленности На рнс. 8, б показана ДН для апертуры, нмеющей. фокус прн.г' =. 1/4.
Все другие параметры имеют такие же значения.;Поле в дальней зоне оказывается до некоторой степени аразмазанным» и достигает нэ осн антенны только 0,8 от предыдущего значення: Вблизи главного лепестка отсутствуют ясно выряженные нуля, пснрнна тлавната .лепестка по. уровню 3. д5 .возрастает на ° елячнну.окала бс)й,.прн етом )сраэень бокового лепесткр, табака на,10:дБ ниже основного максимума. Прн.
г 1/й угловая' зэвнснмастн ДН для несфаку. 71 Гл. 2. Теория апертирньтл антенн рт цт 4 1 дау К дтут77 ту, р77ру Ю са М йр бР ай 7~7 о ту М Титу и=— иТетар рнс. О. дтт пола в дальней вояе дли линейной апертуры с восннусным 'амплитудным распределенном поля. Относительные интенсивности нормированы к.величинам для вверя тур с равномерным раснределеяием.
Амоиитусти йтизи ймриитури йтиуи рис. т. Распределение полн но апертуре. дла формнроввнна двуклучевай диатрамммт о — яервонайальиые функции расаределенняц б — результируеасие распределения поля по апертуре. 72 24 Фаэовое распределение поля по апертуре сч ф ф ь ф ф ч ф ф г;г мф чг $ „аг да УУ а ога, пч ~~ дериаредиииее аседее сиеауеиие Рве й. Пол» излучения для востоямного н нвадратнчяего расиределения фалы и мостов»- ней амплитуды нл апертуре (ивадратнап апертурар и восгоммна» фаэаг б — мвадратвчный фазовый сдвиг, равный мяй не периферий йлисртура сфонуснрована на релеевсиом расстоаинн угг!9Х) 73 Гл 2. Геория апертурны.т антенн снрованкой апертуры сохраняется, так что ширина главного лепестка на уровне 3 дБ равна 0,887 1(2 (нуль главного лепестка — при !72).
Значение ннтенснвностн поля по оси увеличивается до значения, определяемого 1()?з для несфокусированной апертуры. Дополнительные данные для квадратичных фазовых сдвигов ка апертуре антенны для случая фокуснрованных апертур можно найти в работах (8.
8, 23, 24). 2.5. Распределение амплитуды поля по апертуре Первичные распределения поля. Распределение амплитуды поля по апертуре имеет большое значение прн проентированин антенн. Это обусловлено тем, что, во-первых, в различных типах нзлучающнх систем имеются реальные амплитудные распределения, во-вторых, соответствующим выбором распределения амплитуды можно обеспечить уменьшение уровня боковых лене. стков, нлн по терминологии, принятой в оптике, выполнить аподизацяю, в-третьих, можно оптимизировать помимо КНД другие характеристики антенн, в-четвертых, можно осуществлять синтез диаграмм направленности, обеспечивающий получение специальных характеристик пространствекного распределения поля в дальней зоне, например, управляя положением нуля в т.
д. Для осуществления некоторых нз перечисленных операций может потребоваться специальное распределенне фазы, но прн проектировании радиолокационных антенн с нглообразным лучом основное значение имеют амплитудные распределения. Рассмотрим сначала влияние амплитудных рас. пределеннй, считая нх априорно выбранными функциями, а затем методы синтеза диаграмм направленности.
Ранее была рассмотрена эквивалентность распределений поля для круглой н линейной апертур, а также связь между преобразованиям« Фурье, )(анкеля н ламбда-преобразованнем. Диаграммы напрааленкостн в дальней зоне Р (и) для определенных классов распределений поля по апертуре можгю найтн, используя рагпределсния С(х) для линейной апертуры нлн рас. пределення С (т) для круглой Случаи, не входящие в этн группы, будут отме. чены особо. Первый класс распределений поля описывается зависимостью вида С(т) = (1 — тэ)м для. круглых апертур нлн С (х) = (1 — х') +!(Я для линейных. Из выражения (87) следует, что ДН для дальней зоны запнсывается в виде Л (и) = Л,„+т (и).
В табл. 1 приведены функцнн распределения поля по апертуре н соответствующие ДН для дальней зоны. Кроме того, включены: шнрина основного лепестка ДН по уровню 3 дБ, уровень боковых лепестков н КНД по сравнению с КНД для постоянного распределения амплитуды Отметим, что т не ограничено тольно целымн значениям«.' В табл. ! отражены свойстве лэмбда.функцнн Л (и), которая описывает ДН для дальней зоны как для лннейной, так н для круглой апертуры. Их можно изобразить в анде семейства ДН (рнс, 9) для поля дальней зоны. При фиксированном значенин ч кривые ДН справедливы, когда О < и < 10. Если изменяется ч, то вндно, что в области и главный лепесток расширяется, а боковые лепестки уменьшаются, Этн скобенности лучше нллюстрируются на рнс. 1О, где показаны функцин Л (и) для фиксированных значений ч = = 1/2, 1, 2 и 8/2 в интервале 0 < и < 82*'.
Кроме расширения основного ь' Диаграммы направленностн излучения антенн в дальней зоне представлены различными способами, как можно видеть нз сравнення рнс. 1, 2, 4, б, 8 м 9. На,рнс. 19 покаанносновной-лепесток в ляненнвм маонпнбе (левая орднната). а боковые лепестки для каждой ДН даны в логэрифмнческом масштабе (позная.эрднната). Указанный спосвб нзображе«ня позволяет показать деталн как главяого, так «.боковни лепестков. Это.представленне нспользуетсй в'этбй главе прн последующих изображениях ДН, ?4 2.5. Распределение амплитуды поля ло апертуре лепестка и уменьшения боковых наблюдается также уменьшение скорости возрастания боковых лепестков прн больших значениях у.
Как отмечалось, при круглой апертуре с равномерным распределением воля в главвом лепестке содержится около 83,3% от полной излученной рнер. гии (47,6% в угле главного лепестка по уровню 3 дБ). Для распределения амплитуды по апертуре вида (1 — гт)лт энергия, заключенная в угле от и = О до и = и„определяется выражением [26). доля энергии= ) — (Лы (пс))т — ~Л,„(пс)~ (74) На 'рис.
11 эта энергия показана как функпня и для т = О, 1/2, 1 и 2. НапримеР, если т = 1, энергия, заключенная в главном лепестке, составляет оноло 98 и 61% между точками по уровню 3 дБ. Однако интересно отметить ВВ г э В в /а и— Рнс, Э. Лвнбяанруннрн» Ллы (н) ди н анльнсй эрнс алл сснсйстнл лнсртурнмт рлснрс- рслсннй нала (1 — г')н нал 4туннннн т н н что ни при одном нз перечисленных распределений между точками по уровню 3 дБ не излучается энергия большав, чем для круглой апертуры с равномерным распределением и = 1,616 = (я 0 Нп 6)/ )с. трункции распределеняя вида (1 — гс)"' имеют другие особенности„тре:бующие обсуждения при рассмотрении методов синтеза. Длв многих,приме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
