sazonov_d_m__antenny_i_ustroistva_svch_1 988 (561328), страница 64

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 64)

Таким образом, рассогласование излучателей может ограничивать сектор сканирования решетки, и взаимосвязь элементов обязательно должна приниматься во внимание при расчете согласующих схем. Взаимосвязь излучателей проявляется по-разному для центральных и краевых элементов решетки„т. е.

входные сопротивления этих элементов не равны между собой и при сканировании изменяются неодинаково. Это приводит к искажению амплитуднофазового распределения возбуждения элементов решетки и к вытекаюшим отсюда нежелательным последствиям в виде ошибок положения луча, снижения коэффициента использования поверхности и возрастания боковых лепестков. й ы.в.

входнля мощность и коэффиципнт усилпния лнткннои'ркшптки Полная входная мощность антенной решетки может быть найдена суммированием мощностей, поступающих на входы отдельных излучателей, и согласно (3.17) представляется в виде Ф л Р,„=(РК1) =ч) т г'„! г„, л-1 т .л (1! .29) где Й вЂ” вещественная часть матрицы сопротивлений Е, симметрической в силу условия взаимности.

На мощность влияют амплитудно-фазовое распределение возбуждения входов 1~ и вещественные составляющие собственных и взаимных сопротивлений (реактивные составляющие сопротивлений иа входную мощность не влия1от) . Выразим интенсивность излучения антенной решетки через параметры отдельных излучателей. Пусть элемент линейной антенной решеткь с номером л (см. рис.

!1.1, а) характеризуется в соответствии с формулой (7.2ба) интенсивностью излучения з„Я, 6, ф)=г„~,' — """г'„(В, р)е' 'л"' — =)„)„(6, ) —, 4л где б. -- коэффициент усиления элемента; Г (О, ф) — нормированная ДН элемента в его собственной (местной) системе координат; г — положение центра элемента на оси г; множитель ехр (!Ва„сов 0) учитывает разность хода между центром элемента н началом общей системы координат решетки.

Сумма интенсивностей излучения всех элементов решетки в матричных обозначениях имеет вид ~У Я, 6, ф)=(1!(6„<р)) е — тзлЯ, (11.30) где (! — матрица-строка амплитудно-фазового распределения возбуждения; 1(0, ф)) — матрица-столбец из ДН элементов решетки в общей системе координат. Коэффициент усиления решетки, по определению, представляет отношение модуля вектора Пойнтинга в дальней зоне к модулю вектора Пойнтинга идеальной . нзотропной антенны при одинаковых входных мощностях: бл= =!Вл!т4пйз7Р,„. Подставляя сюда выражения (11.30) и (11.29), получаем общую формулу для коэффициента усиления антенной решетки с произвольными элементами Ол(В, ф)=4п ! (!Т(6, ф)) ! т/(1~1(!).

(11.3П При одинаковых элементах решетки формулу можно упростить за счет выделения общего множителя б~(0, ф) = !Г„(0, ф) !'бь Тогда выражение для коэффициента усиления принимает вид 0 (9, ~)=г 0 (6, е) 1 (1егг ме) 1 Ч( ГИ) где ехр (1рг сов О) » есть столбец фазовых множителей с разностями хода относительно выбранного направления наблюдения. При фазировании решетки в заданном направлении Оь фазы возбуждающих токов компенсируют запаздывание за счет разностей хода Ф = — рг,сов Вь и коэффициент усиления в максимуме ДН решетки При равноамплитудном возбуждении и невзаимодействующнх излучателях (К=В) числитель и знаменатель (11.32) легко вычисляются и коэффициент усиления решетки оказывается равным 6~(Во, Ч~)А', т.

е. в Ж раз больше коэффициента усиленна одного излучатели в направлении фазировэния решетки. Взаимодействие элементов может изменять этот результат как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения. Итак, для расчета коэффициента усиления антенных решеток из произвольных эгементов с помощью формулы (11.32) необходимо знать комплексные ДН элементов и вещественные части взаимных сопротивлений, причем эти данные могут быть получены как расчетным, так и экспериментальным путем. $11.9. Антенны БеГущей ВОлны Антенны бегущей волны реализуют режим осевого излучения и выполняются на основе замедляющих систем, способных поддерживать поверхностные волны. Возбуждение антенн бегущей волны осуществляется с одного конца, а режим бегущей волны обеспечивается надлежащим выбором параметров замедляющей системы и очень редко — применением согласующих нагрузок на противоположном конце.

Возбуждение само распространяется вдоль излучающей системы от одного конца к другому, и поэтому такие антенны часто называют также антеннами последовательного питания. С изменением частоты может изменяться фазовая скорость в замедляющей системе, а также эффективность действия и качество согласования возбудителя.

Обычно антенны бегущей волны имеют рабочую полосу частот, измеряемую единицами процентов, и значительно реже — десятками процентов. Уникальным свойством этих антенн являются малые размеры поперечного сечения излучающей системы. Это позволяет размещать невыступающие антенны бегущей волны на гладкой поверхности корпусов летающих объектов. Диэлектрические стержневые антенны применяются на частотах от 2 ГГц и выше. Онн представляют диэлектрические стержни 5 (ииогда тр, бки) круглого или прямоугольного поперечного сечения длиной несколько Х, возбуждаемые отрезком круглого или прямоугольно металлического волновода (рис. 11.16). В диэлектрическом сте жне используется низшая гибридная замедленная электромаги1(тная волна НЕы (см.

рнс. 1 10). Удобно трактовать кл5 а 7 к5 1 Ртсд рнс. 11ли. Днэлектрнческне стержне- рнс. 11.1э Коэффициент замедле- вые антенны: ннн волны т1Ен а — ынлаааанччсыаа: Л вЂ” чочаччсачя излучающую систему антенны как непрерывное распределение электРическнх токов полЯРизации Л' =)ы(а, — еа) Е, котоРые в основном являются поперечными н ориентированы параллельно возбуждающему вибратору 3 в волноводе.

Распределение„амплитуд токов поляризации в направлении оси стержня в нулевом приближении можно считать постоянным, а распределение фаз.'токов поляризации — изменяющимся линейно. Коэффициент замедления фазбвой скорости вдоль диэлектрического стержня круглого сечения определяется графиками, приведенными на рис. 11.19. Пользуясь этими графиками, можно выбрать такой диаметр стержня, которому соответствует оптимальный коэффициент замедления (11.9). При диэлектрической проницаемости стержня а=2 — 5 его диаметр обычно составляет (0,5 — 0,3) А. Для приближенного расчета ДН антенны может быть использована формула (1!.5), которая, однако, относится к антеннам с изотропнымн источниками и не учитывает направленность излучения отдельного элемента антенны.

Также не учитывается и излучение, создаваемое волной токов поляризации, отраженной от конца стержня, Но поскольку фазовая скорость волны в антенне близка скорости света, коэффициент отражения от конца стержня невелик — около 0,15. Поэтому излучением отраженной волны можно пренебречь. На рис. 11.20 приведены экспериментальные ДН антенны нз полистирола прямоугольного сечения размерами около Ц2Р,113 для трех различных длин: //Х=З; 6; 9.

Там же указаны идмеренные значения КНД. Ширина главного лепестка антенны и КНД удовлетворительно согласуются с оценками ЛО= (107 — 61)'э ),//., й= ж (4,0 — 7,2)/./Х, однако уровень боковых лепестков велик. Отсутствие нулей излучения между лепестками объясняется1затуханием волны при распространении в диэлектрическом стерн(не. Есть еще один фактор, искажающий ДН антенн/э. Это непосредственное излучение возбуждающего устройства в месте стыка металлического н диэлектрического волноводов.' В результате Юф интерференции паразитного слабонаправленного излучения йз возбудителя с излучением тос Рб1194 ков поляризации стержня прог исходит нежелательное иска- женке формы главного лепе- ПР стка и рост бокового излуче1! ния.

Если диаметр стержня ве-ра -~~ и га ча з' лик по сравнению с )„то боль- шая часть мощности переходит ряс. ~!.хо. Дн днэлсктричсской аитеинм и замедленную волну НЕ|~ н лишь небольшая часть непосредственно излучается на стыке волноводов. Однако прн этом коэффициент замедления $ оказывается слишком большим, оптимальная длина антенны У.,м=Ц2(~ — 1) мала и это пе позволяет получить высокий КНД. Выход заключается в применении стержней с переменным поперечным сечением. Стержню придается заостроенная форма (рнс. 11.18, б), что вызывает постепенное уменьшение коэффициента замедления по его длине.

Регулируя коиусность стержня, можно при любой заданной длине обеспечить оптимальное значение среднего коэффициента замедления. При конструировании диэлектрических антенн возбуждающий вибратор в металлическом волноводе желательно располагать вне диэлектрика. Это приводит к повышению КПД, так как возбуждаемые вибратором волны высших типов затухают вблизи него и не проникают в диэлектрик. Диэлектрические стержневые антенны наряду с самостоятельным применением часто используют в качестве слабонаправленных элементов при построении фазированных антенных решеток.

Спиральные антенны. На частотах ЗОО МГц и выше широкое применение находят цилиндрические спиральные антенны (рис. 11.21, а), излучающие поле с круговой поляризацией в направлении оси. Антенна состоит из проволочной спирали / длиной несколько Х при диаметре витка, примерно равном Х/и. Один конец спирали остается свободным, а другой соединен с внутренним проводником коаксиальной линии 3. Внешний проводник коаксиальной линии присоединяется к металлическому экрану 2. В спирали возникает бегущая волна электрического тока и максимум излучения оказывается ориентированным вдоль оси в сторону движения волны тока.

Характеристики

Список файлов книги