Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Во втором методе, известном как метод апертурного поля, поле в дальней зоне рассчитывается по распределению поля на апертуре. Оба распределения (тока на зеркале и поля на апертуре) определяются на основе положений геометрической оптики. Оба метода дают в предельном (б) Рнс. т. Зависимость полного углового равмера апертуры твт от //О Лла параболического веркала. Рл. 3. Зеркальные а лаизоаые антенны случае (при )згз) -з 0) одинаковые результаты. Однако в отличие от метода апертурного поля метод распределения тока может объяснить зависимость уровня боковых лепестков от параметра лг0. Если облучатель имеет ДН по ззощности 6( (ф, э), а мощность излучения равна Рг, то ток, наводимый в некоторой точке зеркала с координатами (Р ф ьз) равен [ — е, соз 2 +(ез и) з~, Н! где ез — единичный вектор, определяющий поляризацию элентрического поля в отраженной от зеркала волне; и — единичная нормаль к поверхности зеркала, направленная к облучателю; к — единичный веитор в направлении оси г; з) — собственный импеданс пространства; й = 2ягд — постоянная распро.
сграиеиия. Предполагается, что зависимость от времени имеет вид ехр (Раг) Поле на апертуре [1) Е„п — 1 '(з)Рг)2а)И(6)(ф,5))К созз (ф/2) е ' О+*зз. ез. (5) Сомножителем созз (ф(2) в (5) описывается распределение поля по апертуре, обусловленное геометрией параболоида. При выборе ДН облучателя 6( (ф, й), необходимой для получения соответствующей зависимости в распределении поля по апертуре, необходимо учитывать этот сомножитель в распреде- лен и и пол я. Поле в плоскостях Е и Н в дальней зоне (в плоскостях ф = 0 н зр = и/2) определяется выражениями зя а 2пЕ о о Х еглг Мп Э соз й гг(глз, (6) Е = О; иЕг=О, э э э Х е/Лг з!и 8 з|п $ ( ц (7) где ех — составлязощая поля по апертуре вдоль оси х (главная составляющая), являющаяся функцией ф н й. Вырансеиия (6) н (7) в общезз случае не интегрируются в замкнутом виде.
Если облучатель задан, их можно проинтегрировать численно. Из (6) и (7) видно, что в двух главных плоскостях отсутстуют кроссполяризационные составляющие поля. Как будет показано, в промежуточной области это не так. Коэффициент использования площади апертуры а. Коэффициент направленного действия (КНД) для параболической зеркальной антенны обычно меньше, чем для хруглой апертуры с равномерным распределением поля с ганой же площадью в проекции.
Для заданной ДН облучателя 6) (ф, й) имеется оптимальное значение угла зР„ для которого КНД антенны максимален. Коэффициент использования площади антенны сз определяется как отношение КНД, создаваемого параболической антенной при заданной функции 6) (ф, ь), к КНД, создаваемому апертурой диаметром (7 с равномерным распределением поля и постоянной фазой. Коэффициент использования площади антенны определяет эффективность антенны.
Для такой антенны выбор 102 8.2. Параболическая зеркальная антенна фэ обусловлен необходимосгью обеспечения высокого значения а. В общем случае [1[ зя эе )з и= —, с!яз — ! ) [а,(ф, й)[ ' (й — бфбе О т ф Г Г В 4 не 2 э о 2 больше значений, которые можно получить на практике. Причина в том, что при теоретическом рассмотрении не учитываются такие фахторы, кзк неровноСти отражающей поверхносыц связанные с неточностью изготовления, отличие истинной ДН облучателя от идеальной и эффекты затенения апертуры В большинстве случаев а находится в предеяах 0,6 — 0,75. На ппэктике КНД оптимален тогда, когда первичная ЛН облучателя вы. брана так, что величина облучения нрэя апертуры на 10 яЬ меньше чем в центре [![.
Коэффициент использования площади апертуры параболических антенн а р,гг с некоторыми видами облучателей, при. Р 2й 40 рй ай [! меняемых на практике, рассмотрен в работе [2[ Максимальное теоретическое энс. з. заннснносеь коэяе(еннненте значение коэффициента использования н«н'ньэонннн» нас«ноя» ннеяэтзы а от б, яян наэабоннчесноя антенны.
площади апертуры, которое можно по. лучить, если в качестве облучателя испочьзовать диполь Герца равно 0,37. Если применяется диполь Герца, за хоторым расположена отражающая пластинка (контррефчектор), то а = 0,77. Обратное излучение облучателя ноже~ значительно изменить эффективность использования площэди антенны. Коэффициент использования площади апертуры увеличивается или уменьшается а зависимости от того, находится ли поле заднего лепестка а фазе с полем зеркала. При проектировании зер. кал для работы с такими облучателями значение угля фе выбирается в соот. ветствии с фокусным расстоянием [ для обеспечения синфазного суммирования отраженного и обратного излучения облучателя. Альтернативой является применение облучателя с минимальным обратным излучением. Коэффициент «с уменьшается также из-за фазовых ошибок в распределении поля по апертуре [1).
В некоторых случаях дяп уменьшения боковых лепестков или улучшения других характеристик ДН можно уменьшить коэффициент испольювання площади апертуры. где Ое! — максимальный КНД облучателя; 61 (ф, $) — нормированная ДН облучателя по мощности. Для класса облучателей, имеющих а„,б,(ф, й)= 2(а+ 1) соз" ф, 0 < эр < п(2, 0 , ф > и/2, (9) рассчн: аны коэффициенты я для различных значений и.
Зависимость а от ф„для различнык значений я в (9) показано нз рис. 3 Из рисунка очевидно, что для каждого и имеется оптимальное значение фо, которое обеспечивает максимальное значение а. Следует отметить, что кривэя в максимуме доволь- но гладкая Оптимальное значение ф, не очень критично. Приведенные те- оретичесхие значения ашах обычно Вопросы проектироваиип.
Требуемый КНД антенны определяет выбор диаметра апертуры О. Если задан КНД Оп, то 0= (ып/цшлх зт) (10) Оптимальное значение ашвх зависит от апертурного угла фо. Обычно ашзх выбирается в пределах 0,6 — 0,7. Для конкретного облучателя фз находится, исходя иэ условии получения оптимального коэффициента а. Типичное значение фз находится в пределах 50 — 70' (/г0 находится между 0,3 и 0,5).
При другом подходе значение ф„выбирается так, чтобы поле на краю апертуры уменьшалось на 10 дБ. Если истинный диаметр 0 и фо выбраны, фокусное а гу га дмллсшдй паля, Ж Рнс. 4. Относительное уменьшенне емллнту. ' Рнс. а. Уровень первого бокового лепестка ды пол» нл «рлю зерквяв прн нзотропноа в двух главных плоскостях квк Пункппя ди обвуявтеля в зввнснмостн от !ДШ умевьюеннн вмпянтуды поля нв краю зер. кала в плоскостн Н. расстояние !' можно определить по формуле (3). Для нормальных облучателей эффективный центр излучения следует располагать в фонусе параболоида.
Общие характеристики облучателей. До сих пор считалось, что облучатель представляет собой точечный источник, расположенный в фокусе, н имеет идеальную ДН. Диаграмма направленности реального облучателя отличается от идеальной. Выбор и проектирование облучателей в общем случае определвются следующими соображениями. 1. Диаграмма направленности облучателя должна обеспечивать соответствующее распределение поля по апертуре с необходимым умевьшением поля на краях зеркала. Изменение поля в плоскости апертуры, описываемого формулой (5), при изотропной ДН облучателя определяется (в децибелах) как (рис.
4) 16 () /0]з Е= 20 !ойдо 1+ 16 ()! 0]з ' (1 1) При выборе ДН облучателя необходимо учитывать изменение ДН, обусловленное влиянием зернала с данным апертурным углом 2 ф„. Боковые лепестки в одной глвной плосхости зависят от облучения края зеркала в этой плоскости, однако и облучение края зеркала в другой плоскости влияет на уровень боковых лепестков (6). На рис. 5 приведены значения уровней боковых лепестков, вычисленные для фактически измеренной ДН.
Можно видеть, что в плоскости Н боковой лепесток уменьшается при ослаблении поля на краю; в плоскости Е боковой лепесток при этом несколько увеличивается. Для большинства простых облучателей ДН можно аппроксимировать квадратичной функцией [3, 4). Таким образом, для зеркала с данным отно- 104 хз гг Ц ,В ь ' га ьь у Ги 3. Зеркальные и линзовые антенны угу ф й' В ц й Ж Р 3.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
