Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Множитель направленности (!2.26) — вещественная функция, Поверхности рав- ных фаз поля излучешш имеют вид сфер с центром в середине излучателя. Фазовый центр такого излучателя находится в его середине независимо от значения замедления фионой скорости у. График функции цл УгУ показан на рнс. 12, 22.а. эта функция непериодическая и имеет одно наибольшее значение, равное единице при (Г = О. Из формулы (12.26) следует, что уровень первого бокового лепестка относительно главного составляет 0,21 ( — 13,2 лб). Проанализируем множитель 6(Ц непрерывной системы, который определяет ее на- правленные свойства, так как направленность элементарных итлпчников, обрюуюшнх не- прерывную систему, выражена весьма слабо. На рнс.
12.22,6-е юображены графики функ- ции !з!пЩ, на которых выделены штриховкой части, находящиеся а интервале 46 46 — — (!э- Г) к (Г 6 — (1-у) обобщенной, координаты у. Зтот интервал изменения у соот. 2 2 ветсгвует реальной ДН, т е.
значениям угла !ВО' > 0 > 0 (область реальных углов). В случае у=0 (синфюисл система) инюрвалу углов 180'29>0 соответствует 46 46 интервал — — ку< — (рис. 12.22,6). диаграмма направленности, изображенная на 2 2 этом рисунке, ловольно хорошо совпадает с ДН дискретной решетки, если число изву- чателей в ней ЛГ > 6 (при расстоянии между соседними излучателями г) = Л /2).
178 Рис. 12. 22. К аикл юу множителя непрерывной системы излучателей: а — вид функции яаСЛ/, б-с — графики функции 1яа0901 при Г= О; О < к< 1; Г= 1; Г> 1, т» ! Дпя определения ширины ДН по уровню 0,7 поля необходимо положить Р((та,т)= 0,707, т.е. решить трансцендентное уравнение а!и (Г/П = 0,707.
Из решения этого уравнения следует (Ге т = 1,39, откупа аь. 2,Л (Гоп= — з1пОот и 2!Оат<089 =51 2 ' ' ' Г Г Если 0 < у <1 (фазовая скорость волны аозбужленик превышает скорость света), что соответствует линейному изменению фюы вдоль провода, то интервал изменений () слвигасгся алсао по оси у (рис. 12 22,а,а). Главный максимум ДН наклоняется при атом к оси решетки по направлению распространения волны (соз9„5у) и при у =1 (фазавая скорость волны равна скорости свсш) он ориснтироаан вдоль оси системы (режим осевого излучения). При у >1 (антенна возбуждается замедленной волной) весь интервал изменения обобшенной коорлинаты (г, для которого 180 > ег д О, расположен в пределах отрицадсльных значений оси ((. Если у незначительно превышает единицу, то главкый мак- 1Тй симум ориентирован в направлении осн провода, но его величина уменыпается (рис.
12.22,д). С увеличением замедления у величина главного максимума может сравняться с величиной первого бокового лепестка и ДН провода будет состоять из нескольких примерно олпнаковых лепестков (рис. 12.22,е). Ширина ДН отклоненного луча при у <1 может быль определена по формуле 29а.т 0,89— с, ' где 2 был „— эффективная длина раскрыва системы. Эта формула справедлива во всем секторе углов, кроме сектора, примыкающего к осн решетки и равного одной ширине главного лепестка ДН.
В этом секторе не существует точка, соответствующей уровню 0,7 поля с одной стороны главного лепестка ДН. При излучении точно в направлении осн провода, имеющего бочыпую длину (Е>52),ширина ДН при у=1 20э,т = 2(0 89 — ) =108 ( — ) Таким образом, при осевом излучении зависимость ширины ДН от относительной ллины антенны 072 более слабая, чем в случае синфазной антенны или антенны с линейным изменением фазового сдвига . Следовательно, при отклонении ДН, те при сканировании, ширина ДН изменяется; и> меняется также ширина и форма боковых лепе.
Я~ .~ ! стков. Если при у=О главный лепесток ДН имеет форму диска (рис. 12.23,а), при у =1 вытянутого эллнпсойла вращения (рис. 12.23,я), а) о! а) то при 0 <у <1 направления главного излучения обриуют поверхность конуса вращения отРис.
!2.23. Режимы излучения антенны (р . 12.23,б). носительно оси системы (рис. 12. бегувзей волны: Таким образом, линейные антенны осевого а — лролояьчсе аэлучеявс излучения обеспечивают направленность в двух взанмноперпендикулярных плоскостях, а то время как синфазиые линейные антенны поперечного излучения концентрируют мош.
ность в узкий пучок только в экваториальной плоскости. Ширину главного лепестка дН при осаюм излучении можно сузить, если перейти к режиму небольшого замедления у >1. Тогда центральная часть пивного лепестка множителя направленности !з(п (Щ ухолит в область мнимых углов (рис. 12.22,д), и главный лелесшк существенно обостряегся, Однако уровень боковых лепестков, опрелеляемый по отношению к значеншо функции !яш (Щ на границе области рсатьных упюв, повышаегся. Компромисс между сужением главного лепестка и ростом уровня боковых В этих случаях предполагается, что элементарные источники, образующке непрерывную жи теплую систему, направленными свойствами ие обладают. (12.28) соз9гт =1х — =1 — —.
(12.30) )су 22 При бш~ьшой длине провала угол кй)ь«мал и соя 9ь „мОжнО раьчожнть у ряш соз9»»1 — 9;«гг2=1 — 27(2с), Ла йи„«ЧИХ =57 уЩ. Так,если 2)8=1,25, 9„„=50 Рис. 12.24. Зависимость направления максимального излучения антенны бегущей волны от се длины если жей(2 =3,5, то 9» =30' (рис. 12.24) 181 есгкоа может быть достигнут при выборе гранины реальных углов, удовлегворяющюс алию У -л!2.
Это условие одновременно обеспечивает максимальный КНД ли. Оной антенны с замедленной фазавой скоростью и называется условием оитимптьиояииейиой антенны с зомед ьениойфозовой скоростью возбуэюдения: йб т — (у — 1) = — нли ий(1-у)(2= — и(2. 2 2 Отсюда следуют соотношения 2 у„, «1+— (12.27) 22 2(у-1) ' оляющис найти огпимальнае замедление При заданной длине антенны или вычис- ь оптимальную длину при заданном значении замедления. Соответственно выражее для ширины ДН принимает вид 29ют 2 ) — =б0,6')— (0,28А, (й (12.29) б ' т(б' Таким образом, переход от значения у«1 к оптимальному заыеллению приводит Щйужеиию главного лепестка ДН при осевом излучении примерно в 1,8 раза. Если у «1, а элементарные источники, образующие линейную антенну (провод с й!егупшй волной), обладшот направленными свойствами (Д(9) = йп 9, см.
(12.21)), то Ф. ~Ф направлении осн провода (0 =0'), где множитель системы з1п(7/(7 максимален, рельтирующее поле обращается в нуль, зак как в выражении (12.21) з1п 9 = ми 0' = О . В ищи с этим результирующее поле оказывается максимальным в некотором промежу(щэчном направлении, состашгяющем угол 9, с осью провода.
При большой относийттаной ллине провода (ЙС»1) эта направление максимазьного излучения может ~~~ть приближенно определено с использованием (!2.2б) путем приравнивания чнслизначению х): в1п(йь(2(соь9« -1)) = З), ,й«ткуда йЕ и — (соз9« -1)=*- 2 "" 2 Изменение длины волны генератора слабо сказьшается на направлении максимально. го излучения 9„„, а также на вхолном сопротивлении. Поэтому провод в режиме бегущей волны является диапазонной антеаной. Следует учитывать тат факт, что реальные антенны бегущей волны имеют не по. стоянное, а спадающее от начала к концу амплитудное распределение поля (тока) вследствие наличия затухания, обусловленного излучением энергии.
Это вызывает из. менение формы ДН провода. Однако если поле в конце провода уменыпается не более чем в трн раза по сравнению с полем в начале, то искажения ДН незначительны и лри расчете ДН можно пользоваться множителем направлен кости Е((г » а!а (г)(г . 12.11. Коэффнцнеыт ыапранлеиыого действын аытеиыы бегущей нонны При известной полной нормированной ДН антенны с учетом амплитудной ДН одиночного элемента, КНД линейного излучателя может быть.
найден по обшей формуле лля КНД (10.40). Вычисления КНД упрощаются, если принять элементы, образующие непрерывную излучающую систему, ненаправленными (изатропнмми). после подстановки мноюпеля направленности Р(ег)=з!л(г(ег в выражение (!040), интегрирования и ряда преобразований лля КНД линейного излучателя в области значений замедленна 0 < у <1, согпмчстлующих поперечному (9 = 90', рис. 12.23,а,б) и наклонно. му излучению, имеем (2] Е!ч2Е/Л при Е»Л. В режиме осевого излучения (у =1) КНД линейной антенны вдвое превышасг КНД в режиме наклонного излучения; П ч 4Е!'Л. Если замедление волны ! в линейном излучателе больше единицы, то КНД возрасгаег по сравнению со значением 4Е/Л из-за сужения главного лепестка ДН Олнако с ростом у увеличивается уровень боковых лепестков, что приводит к падению КНД. Оптимум по КНД достигается при значении обобщенной координаты ЕГ„„= -т ! 2: П, 7,2 Е('Л, Е» Л .
(12.3!) Сравнение условия олмнмаеьности линейной антенны с замедленной фюовой скоростью (! >!) л лЕ(1 у ) и, — = ' и -л=ЗЕ(1-у ) 2 Л с наблюдаемой в направлении максимума главного лепестка (О = 0') полной разностью фаз полей излучения начального н конечного элементов линейной излучающей системы ((=ЕЕ(созф-у)=!Е(1-у ) показывает, что у оптимальной системы эта разность фаз составляет около 180'. 102 Глава 13 Антенны в режиме приема 13,1. Параметры ы характеристыкы приемыьщ аитеыы При работе в режиме приема на входе антенн под действием падающего на нее электромагнитного поля (рис.
13.1) навалится ЭДС е, величина которой зависит Виравления н формы фронта падающей волны, величины и орнентапии напряжензлектромагнитного поля и свойств самой антенны. Основным параметром приантенны, характеризующим ее явленные свойства, является ексная диаграмма направленно- (О,р), под которой с точно- до постоянного множителя с жот зависимость комплексной итуды ЭДС е(9, р) на входе анот направления (Й,р) падекиа фа антенну плоской электромагнит)лой'волны с постоянными амплиту(, рщ Я и фазой а точке падения н Поляацией, обеспечивающей максиьное значение ЭДС для каждого направления падения: Р; (О,р)=св(н,р).
(13.1) Рис. 13.1. Расположение лриемиол антенны относительно лола падающей плоской волны 183 Представим Р (Е,р) ввиде Р'„(Е, р) = ~р„(ЕОб р)) е Характеристика !р (аОр)!=р (Ор) называется амплитудное диаграниой нопровлмности приемной антенны, Ф (Е,р) -се фазовой диаграммой направленности Коэффипиент с обычно выбирают таким образом, чтобы максимальное значение Рв(О,р) по всем направлениям (О,р) равнялось едннипе. Прн такой нормировке рр(е,р) называется нориировонной комплексной диаграммой нопровлгенности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
