Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Л Л Л Наводимые напряжения синфазиы, если бф = 2к или Л 1 + 5!и Ос Кэк видно, это соотношение точно совпадает с условием, определенным ранее дяя случая появления дифракцнонного лепестка в дей.твнтельном пространстве. Следовательно, можно ожидать, что в момент подхода дифракционбэ |03 Гл. 4. Фазироапкные антенные решетки Ряс. 20.
Связь двух соседних влемевзов с другим влемеязом в одном ряду. ного лепестна н действительному пространству, напряжения, обусловленные взаимными связями, складываются в фазе и вызывают значительные рассогласования. Если диэлектрический наполнитель выступает над плоскостью апертуры или она закрыта пластинкой из диэлектрика (что являет. ся одним из методов компенсации при сканировании, рассматриваемых ниже), то могут возникать сильные отражения значительно раньше появления дифракционного лепестка в действительном пространстве (42). Если скорость распространения поверхностной волада аа ны обозначить через р,, то наводи- мые напряжения синфазны, при ааа,аа а 1 ) Сззр +5)П 0 3+ о Для определенна взаимной связи за.
адамант медленную волну вдоль апертуры рааааули ) можно учесть по увеличению разноса Таантннь) элементов в свободном пространстве. Явление, создающее аналогнчз ный эффект, может возникать и при отсутствии диэлектрика перед апереаа ааа ааа турой, например, за счет использования периодической структуры перегородок. При определенных условиях решетка нз открытых концов волноводов работает подобно тому, как если бы в апертуре распространялась замедленная волна. Экспериментально это явление проанализировано и исследовано в работах )43, 44), где показано, что при сканнровании в волноводах возбуждаются высшие типы волн.
Хотя эти типы волн и подавляются, онн вызывают появление некоторой составляющей в действующем полном сопротивлении. Прн определенных углах сканирования отражается почти вся энергия, что вызывает появление нулевого провала в ДН элемента. Для предотвращеаия этих отражений лучше всего использовать таную конструкцию излучазощих элементов, при которой высшие типы волн подавляются. На рис. 21 представлены результаты, полученные в работе [44), которые относятся к антенной решетке из открытых концов волноводов.
Если учитывать только основной тип волны ТЕ,о, то появление нулевого провала было бы трудно объяснить. При учете волны типа ТЕ„ (которая подавляется незначительно) нулевой провал объяснить просто. Поскольку нулевой провал в ДН элемента указывает на синфазное сложение сигналов при наличии взаимных связей, то, по-видимому, в решетке открытых попцов волноводов эти связи вызывают фазовые изменения сигналов.
Этот эффект обусловлен меньшей скоростью распространения волн вдоль апертуры, чем в свободном пространстве. Независимо от причины появления нулевого провала он все же возникает в ДН элемента. При небольшом числе элементов вокруг центрального элемента соответствующее уменьшение значения ДН обычно охватывает относительно большой диапазон углов и неявно выражено.
При использовании большого числа элементов провал становится глубоким и более резким. Нулевой провал может быть также выявлен при измерении коэффициентов взаимной связи и может быть использован для расчета коэффициентов отражения. Моделирование антенных решеток. Большие усилил предпринимаются обычно для обеспечения согласования излучающего элемента в составе решетки. Использование волноводных моделей решеток дает возможность определять согласующие структуры экспериментально, без реального построения решетки. В волноводе с волной типа ТЕ„можно рассмотреть две 164 4.4 Согласование и взаимные связи а антенных решетках плоские волны.
Угол, образуемый каждой плоской волной с продольным направлением (рис. 22), определяется размером волновода в Н-плосности н отображает соответствующий угол отклонения луча бесконечной решетки з(п 8 = а/Хс, (3!) где 8 — угол отнлонения; ). — длина волны в свободном пространстве; Хс— критическая длина волны в волноводе. Другие углы отклонения могут моделироваться также путем возбуждения других типов волн. Размеры волно4 -УУ $ ф -гб УУ йй У 3У УУ УУ Уып нгнннгнгнин, граУ Рнс. Х!. Сравнение теоретической н вкснериментальиов ди клемента в я-илоскестиг решетка волиовоаов с треугольной сеткой, имеющей отношение шнриим к высоте м! (44!.
вода выбираются такими, чтобы излучающий элемент (или элементы), раз. мещаемый в волноводе, имел свое зеркальное изображение относительно стенок волновода на том же расстоянии, как и разнос элементов в моделируемой решетне. Как видно из рис. 23, моделировать можно решетки как с примоугольной, так н с треугольной структурой расположения элементов. Измерения полных сопротивлений производятся со стороны открытого конца волноводной модели, оканчивающейся поглощающей вагрузкой. Это эквивалентно измерениям в бесконечной решетке со стороны свободного пространства при угле наклона луча, определяемого уравнением (3!).
Согласованная структура решетки, спроектированная на основе данных изменений на модели, может быть размещена в этой модели с целью проверки ее эффективности. В работе (45) приведены описания нескольких конструкций моделей, результаты измерений н подробный анализ метода. Метод имеет некоторые ограничения, связанные с возможностью моделирования углов отклонения лу- )65 Гл 4 Фазироваппые ангопньсе решетки Нпгрумпнные изнунптени гЮ) донрогпиднп- нип дооконечнод регион)ни г у ),1 Х НРиУгпгд=лссуьл( — ! Шнд — = — днпдОННЫ ЛШПП)пуп (д,] х, ги Рнс. УУ Мол ль роюстхн с нодхлюнснном двух ноглоюлююнх нлгрухох.
При определенных условиях сопротивление согласованного элемента можно найти аналитически с использованием модели [46(. Например, если волноводная модель оканчивается одной поглощающей нагрузкой, то полное сопротивление элемента точно равно входному сопротивлению волновода, Поскольку входные сопротивления волноводов известны, то становятся известными и сопротивления согласованного элемента при определенном угле положения луж для данной модели. РГрпнииы ыод 1 ( ( ( и Гринииуг ~-у нщдепи (:.:) (::) сэ и и Рнс. уз.
Рсюстхн с лрнмоугольной (о) н треугольной (а) сстхлмн. Компенсация изменений сопротивлений при сканировании. Выше рассматривалось сопротивление элемента в решетке и было показано, что она изменяется при снанированни решетки. Можно ожидать, что в решетке, согласованной в направлении нормали„ при угле сканирования 60' Кол может быть по нрайвей мере равным двум. Для компенсации изменений входных сопротивлений необходимо иметь специальное устройство, которое должно перестраиваться при сканировании.
Для обеспечения подобной компенсации предложены два метода. В первом методе используется тонная пластинка материала с высаной диэлектрической проницаемостью (например, керамика из окиси алюминияВ 166 ча лишь с дискретными значениями. Измерения тольно при некоторых углах положения луча в обеих плоскостях дают общее представление об изменении входного полного сопротивления решетки. Могут оказаться невыявленными сильные отражения для случаев, рассмотренных в данном параграфе.
Тем не менее моделирование решетки является наилучшим из имеющихся методов для определения эмпирическим путем полных сопротивлений решет ки без ее практического построения. 4.4. Согласование и взаимные салан в антенных решетках устанавливаемая перед решеткой с зазором в доли длины волны, как на рис. 24. Свойства тонкой диэлектрической пластинки (толщиной в среднем менее четверти длины волны) таковы, что длп падающей плоской волны она представлиет реактивную проводимость, которая зависит кап от плоскости, так н от угла %д сканировании. По отношению к проводимости в направлении по нормали изменении зроводимостн в зависимости от угла сканировании приближенно описываются в Н-плоскости выражснием 3(0) 1 В(0) соз 0 в Е-плоскости соотношением В(0) мпз 0 =сод 0— В(0) а,сов 0 ' Рнс.
Зо. Плоскаи решетка с тонкой диэлектрической пластиной, установл иной с зазорон в доли длины волны относи. тельно нзлучателей. ' 167 где а, — относительная диэлектрнческан проницаемость. В ра. боте (47) этот метод рассматрнваетси подробнее, и в. ней приведены результатыдлв частных случаев. Применение согласующей 'пластины из окиси алюминии ив. ляется более предпочтительным, поскольку оиа обеспечивает одновременно выполнение и функ. ций обтекателп.
Прн этом следует учитывать, что диэлек~рическап пластина перед апертурой решетки может создавать поверхностную волну с замедленной скоростью распространения, которап может вызвать изменении ДН элемента. Однако тонкая соглзсующаи пластина диэлектрика использовалась в решетке из 400 элементов и достаточная компенсации была достигнута без возникновения заметного влнинин поверхностных волн (29). Второй метод обеспечении номпенсации колебаний сопротивлений заключается в применении специальных устройств между излучающими элементами.
Как видно, например, из рнс. 25 часть мощности сигналов после фазовращателей за счет спичи можно подать в соседние каналы и тем самым обеспечить по крайней мере частичную компенсацию паразитных взаимных свизей излу. чающих элементов. Этот метод Рнс. За. Устройство связи между соседними влеиентанн ддя ионпенсапкн нзнеиеин» полного сопротивления при скаиировани». .Гл. 4. Фазироааняые антенные решетки 4.$.
Оцзибки квантования в фазированных антенных рецтетках Влияние случайных ошибок в функции возбуждения антенны на козффициент усиления и ДН рассмотрено в гл. 2. В данном параграфе анализируются ошибки, характерные для фазированных антенных решеток, обусловленные квантованием амплитуды и фазы, а также появлением боковых лепестков при периодическом характере повторения ошибок квантования, Квантование фазы, Фазоаые ошибки. Фазовращатели, пригодные для управления фазированными решетками, описаны в гл. 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
