Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 40
Текст из файла (страница 40)
4. Фазироганньте антенные решетки Разреженные решетпки. Число излучаемых элементов в решетке без существенного ухудшения формы главного лепестка ДН можно уменьшить по сравнению с тем количеством, которое необходимо для заполнения всей апертуры в целом. Однако средний уровень боковых лепестков возрастаег пропорционально числу исключаемых элементов. Плотность размещения элементов следует уменьшать так, чтобы обеспечивался спадающий к грани. це апертуры характер изменения амплитудного распределенкя, Разнос элементов должен быть таким, чтобы исключалось образование ложных дифрак. ционных лепестков прп когерентном сложении сигналов. Разреженная решетка, в которой ряд элементов исилючеи из регулярной сетки случайным об.
разом, показана на рис. !4. КНД решетки Дгбе (0) определяется фактическим числом элементов, а ширина луча зависит от полного размера апертуры Например, если разреженная решетка имеет только !0% элементов, то ге КНД снижается на !О дБ. Однако поскольку главный лепесток ДН остается фактически неизменным, то примерно 90% мощности попадает в боковые лепестки. При замене исключаемых элементов (в регулярной разреженной решетке) на согласованную нагрузку ДН элемента будет идентична ДН элемента регулярной решетки со всеми элементами, находящимися в возбужденном состоянии. ДН элемента не зависит от возбуждения всей решетки.
В результате рассогласования мощность теряется независимо от того, имеет ли решетка разрежение, изменяющееся ли к краям апертуры распределение или имеется равномерное облучение. Следует отметить, что введение понятия ДН элемента, относящееся в равной степени к каждому элементу, справедливо лишь в случае использования раздельных линий питания.
Разреженную решетку можно практически реализовать при нерегулярном разносе элементов, хотя этот метод и не получил широкого распространения. В этом случае КНД элемента (н полное сопротивление) будут меняться от элемента к элементу в зависимости от рабочих условий. Для вывода выражения КНД решетки необходимо просуммировать все КНД различных элементов 6„, (О), н тогда Изменения полного сопротивления свободного простпранстеа. Несмотря на то, что здесь рассматриваются антенные решетки, определенный интерес представляет анализ непрерывной апертуры, которую можно считать предельным случаем решетки, состоящей из множества элементов весьма малых размеров [32).
Если апертура согласована с волной, приходящей по нормали, то рассогласование можно рассчитать опредечением изменений полного сопротивления для плоской волны при наблюдении со стороны апертуры. Полное сопротивление для плоской волны представляет собой отношение проекции вектора напряженности электрического поля Е на плоскость апертуры к составляющей вектора напряженности магнитного поля Н. В направлении по нормали полное сопротивление равно )(е = Ет'Н = !20л. При сканировании в Е-плоскости (ф = О) вектор Е следует умножить на ве- личину соз О, н тогда т) =(Е)Н) соя О=)тесал О.
При сканировании в Н-плоскости вектор Н имеет множитель соз О, а Е остается неизменным: т)м — — Е(Н соа О=)(е(соз О. -угу Ркс. 14. типовая Из этик выражений видно, что в главных плоскостях сканирования полное сопротивление при угле отклонения 60' отличается от сопротивления в направлении по нормали в два раза и соответствующий коэфФипиент Ксв = 2 при согласовании апертуры для направления по нормали. При сканировании в произвольной плоскости нормализов- н 1ое полное сопротивление определяегся выражением т)(() тр)=)((() (р)/)(о () юп Осоз (р))сок О.
157 Ь \к 4.4. Согласование и азаамные связи а антенных решетках а гр ФО ргт лгу (у аая(у Рвкрежевнвя решетка с сеткой нв 4000 элементов, нмешщвя 000 влементов (ог, р дн рввреженной решеткк (б), ал — срекннй уровень йоковмк лепестков (311. Гл. 4. Физироаинные антенные решетки Как видно, полное сопротивление пространства зависит от угла наблюдения. Изменения полного сопротивления апертуры при сканировании являются естественным следствием этой зависимости. Рассмотренная непрерывная апертура имеет, по.видимому, наименьшее изменение полного сопротивления при сканировании. Эго показано в )33), где дан расчет изменений полнаго сопротивления при сканировании для вибраторов, находящихся над за.
земленнай плоскостью. Несмотря на усиление взаимной связи, а может быть, и благодаря ей при более близком взаимном расположении вибраторов У,УУ У гд гу и гу ЕУ Угал, гипэ Угал,глгг а 6 Рпс. !3. Изнеяяяпя пялпягя сопротивления пря скаякряяаяяп лз-за ряссягаасяяаяя» для разляяпягя рязяяса злпяептяя рил — ятяясптельяяе рассзяяппе ят яябратяра до заззм- ляяяов пляскястп )33): л — скаляралаяяе з плоскости Е; б — скакяроллкяя в плоскости Н. уменьшаются изменения полного сопротивления при сканировании (рис.!5). Хотя изменения полного сопротивления и уменьшаются, абсолютная величина сопротивления вибраторов также падаег, что усложняет задачу их согласования при положении луча в нзправленни нормали.
Очевидно, что для уменьшения изменений полного сопротивления по сравнению с этой величиной для свободного пространства необходимо вводить некоторую компенсацию сопротивлений. Методы компенсации будут рассмотрены в данном параграфе. Полное сонротие,ыние элемента. Для упрощения расчетов полного сопротивления элемента в решетке и изменений этого сопротивления при сканировании обычно принимается, что для подвода мощности к отдельимм элементам используются раздельные линии передачи. Простейшим прв.
мерам схемы раздельного питания является сочетание атлельного генератора в линии питания с элементом развязки для каждого излучающего элемента (см. рис. )3). При этом связь между элементами возникает лишь в иреде- 333 4.4 Согласование и азаимные связи а антенных региетках лах апертуры излучения. Раздельную систему питания можно также создать, применял направленные элементы связи и согласоианные аолнонодные соединения [26[. Экниналентиал схема каждого элемента н решетке с раздельной системой питания приведена на рис.
16. Совмещенные схемы питания а нид вынесенного облучателя показаны на рис. 36, где нзаимная слазь нозинкзет как н пределах апертуры облучателя, так и н апертуре излучения. Проблема взаимных связей проанализироаана н работе [34), н которой интересные результаты достигнуты благодарл использозанию более сложной зкиииалентной схемы. Существуют диа общих ме- Лд тода расчета изменений полного сопротивления элементов и ре- мл 7 шетке, причем каждый из них Утл Е(щ Умл имеет свои достоиастаа и недо.
стэтки. Первый метод заключает. ся зо введении собственного полного сопротивления элемента и ззаимлых полных сопротинлений между Зтемситами для ра иста рвс, !О Эввввввевтввв свсив ввбавторв полного сопротинленил активного с веввввсимыы автвввеы в земстве. элемента. Этот метод удобен для анализа тонких нибратороа. С его помощью можно легко рассчитать взаимные сопротивления элемен. тои [35, 36[.
Лля элементов других типов [например, н виде от- .ь Ут крытого конца нолноиода) нзаимные сопротивления с трудом поддаются расчету, и поэтому более пригоден метод рассеиааюшей матрицы. Оба эти метода рассмаг- У вЂ” ю рииаютсл ниже наряду с методом э беснонечной решетки. Стэ Метод рассеивающей матра. цы. Простейшим и самым непасредстненным методом расчета из- эвс. ю. модель рвссевввюмеб мвтэввы лвв Успений коэффициента отражения автхввеыевтвоа аеюетвв.
(и полных сопротивлений) яаляется использование рассеинаюшей матрицы козффнциептоа взаимной связи. Коэффициенты азаимпой связи можно легко определить для элементон всех типов путем возбуждения одного элемента и поднлючения соседних элементов ла согласоаанную нагрузку. Отношение нанодимого напряжения на глп-м элементе к напряжению иозбуждения на рд-и элементе поззоляет определять амплитуду и фазу коэффициента связи Сюв рч. После определения козффициентои связи для асех элементов расчет рассогласонання для любого сочетания условий фазироакн ле вызывает особых затруднений. Рассмотрим днухэлементлую решетку, показанную на рис.
17, где для каждого элемента имеется своя раздельная линии. Падающая волна н каждом элементе представлена векторами У,, Ув, а общая отраженная волна а каждом элементе — некторамн У,', У'. Вполне оченидно, что общая огра>колкая волна н любом элементе представляет собой нектарную сумлеу составляющих, наводимых за счет связей со всеми элементами, включая собстненную составляющую отражения: 6абсИерлгтгэ ааяэо ь е '1 ! т г г --( дэааммар аэяээ У,'=С„У,+С,е Усб У.',—.Се, Уз+Сюра. !69 Гл.
4. Фазироеанные антенные решетки Коэффицие777 огра исения в каждом элементе определяется путем деления отраженного напряжения на падавшее напряжение в канале; Г, = У7/У, = сы (Уг/У,)+ сш (У,/Уг), Г,=Уз/У,=Сш(У,/У)+С ( /У,). Заметим, что все количественные значения должны включать как фазу, так н амплитуду н что при изменении фаз напряжений У, и Уа для обеспечения сканирования луча коэффициенты отражения Гт, Гэ будут также меняться. Хотя в приведенном примере используются всего два элемента, этот метод является самым общим. Для больших решеток коэффициент отражения тп-го элемента описывается выражением Гтл = хи' ьта (Урч/Укт) ° ре (Общий случай анализируется более подробно в работе (8).) На амплитуду или фазу сигаала возбуждения каждого элемента никаких ограничений не накладывается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
