Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Значение Р, определяется из условия ортогональности лучей нли соответствующих им АФР поля иа решетке и задается типом ДОС. Например, для параллельной Аькананьной ДОС Р„=Я вЂ” (2л — !), н=!,2,...,)У/2. (19,3) А! Здесь знак «+з соответствует лучам, располагающимся справа от нормали, а «-» -лучам слева от нормали к решетке. Число входов ДОС Л' и сектор формирования ДН П, определяемый по уровню нх пересечения (рис. 19.8), связаны со средней шириной ДН МА 2В, соотношением Рнс. 19.8.
Определение сектора П=2О, У. формирования м Уровень пересечения соседних ДН является важной характеристикой МА, определяющей падение КНД в пределах парпиальной ДН антенны, ограниченной этим уровнем. Чем выше уровень пересечения, тем больше значение КНД в пределах парциальной Дн. Для постижения заданного уровня пересечения Дн приходится вводить в состав ДОС поглошающие нагрузки, ограничивающие КПД МАР. Уровень пересечения соседних ортогональных ДН может быть найден из (19.2). Без учета направленных свойств одиночного излучателя при равномерном амплитудном распределении поля по решетке величина бопределяетсл соотношением [8) 1 Д(В) Одно р м се !Уз!о(к!(2!Г)) встбтмденме канадов -гс Отсюда следует, что для двухэле- и !Ы- ментной антенны уровень пересечения равен (Г Г2 (-3 дБ).
Прн увеличении чис- ! ла излучателей МАР значение этого уровня стремится к 2/л (-4 дБ). Сделанный вывод справедлив для линейной и главных плоскостей плоской МАР. В диагонаяьных плоскостях плоской В МАР значение уровня пересечения Рнс. !9.9. Уменьшение нрееазов КНД уменьшается до 0,4 (-8 дБ). Это опреде- за счет одновременного возбужлсния соседних дает налепив КНД.антенны в направлениях пересечения соседних ДН.
Повысить КНД здесь можно олновременным включением двух каналов с ближайшими к этим направлениям ДН. При этом формируется дН, имеющая максимум в направлении пересечения (рис. 19.9). Амплитудно-~азовое распределение поля по решетке, соответствующее этой ДН, представляет собой суперпозицню АФР поля лля соседних лучей. 888 Важная особенность МА состоит в том, что уровень пересечения соседних диаграмм н АФР поля по решетке 1а значит, и ДН) нелыя выбирать независимо.
Например, увелнчение уровня пересечения сверх определенной величины, задаваемой условиеМ ортогоншьности (19.1), приводит к уменьшению развюкн входных каналов МА. Для достнження заданного уровня ривязки при неортогональных АФР в состав ДОС вводятся поглощающие нагрузки, ограничивающие КПД МА. Можно покиать, что падение КПД имеет место лишь тогда, когда ДН МАР неортогональны, т.е. когда не выполняется условие (19.1).
Мерой ортогональностн диырамм являются нормированные вэаим. ные сопротивления входных каналов антенны (8): ) ) г„(бо, р) Г„(О9. Р)от Ог)В др (19.4) -~ — ) ) ) г'„(бо, р)г,(В, р)з)пболро)0. (,(О.о„\ '" 4я оо Эта величина может бвпь определена также через амплнтуды волн в излучателях решетки, соответствующих возбуждению е-го и и-го входов ДОС: !!а а 119.5) Сопротивления !. безримерны; они отнесены к волновому сопротивлению линий передача, явлиошнхся входами ДОС.
Если днагрвммы направленности МА ортогональны, то 1 при е л, О прн мам (К-,Я В„Я) ~О, (! 9.6) В атом случае КПД антенны для каждого канала может быть сколь угодно близок к единице. Ортогональность для заданных лнаграмм может иметь место при опрелеленном уровне пересечення ~. Таким образом, требование ортогональности определяет значение ~, Длл неортогональных диаграмм взаимные сопротнвлення входных каналов удовлетворяют неравенствам О < ~г ,( < 1; е, л = 1, 2, ..., У.
Общие выражения, определяющие ограниченна на КПд МА с произвольным количеством лучей, весьма громоздки. Математически зги ограничения сводятса к определению области неотрицательной определенности эрмнтовой формы вида где а — произвольный вектор-столбец амплитуд волн, падающих на входы МАР; плюс иад буквой означает эрмитово сопряжение (последовательно выполняемые транспони. раввине и комплексное сопряжение); Š— единичная матрица порядка А»! Ч вЂ” днагоныьная матрица с элементами »1„, л = 1, 2, ..., ж;  — квадратная матрица порядка ж с элементамн г „, опрелеляемыми из (194).
Критерием неотрицательной определенности формы (19.6) является неотрицатсльность всех главных миноров матрицы этой формы. Для лвухлучевой антенны с произвольными, ие обюательно ортогоиаяьнымн, диаграммами (г» а О) имеют место следующие ограничения на КПД 0„(и=1, 2) каналов: (19.7) Вй!, (19.8) На рис. !9.!О графически показана зависимость КПД второго канала как функции г;» при различных ры Для равиоэффективных каналов В = О, = О из (! 9.
7) и (19.8) следует 1 ! + ~ "и ~ Рис. 19.10. Зависимость КПД второго канала Ляуклучсаай аитеиаы ат значения азаимиага Эта зависимость показана на ри- сааративленвя при различных КПД первага канала сунке пунктирной кривой. Видно, что если О» выбран достаточно высоким (например, О, = 0.9), то В быстро уменьшается уже при небольших значениях ~ г ~.
При числе входов антенны более четырех, ограничения на КПД целесообразно определять с помощью ЭВМ. 193. Миоголучевые антенные решетки вп основе параллельной ДОС Основными элементами парылельной ДОС являются мосты, отрезки линий лере- дачи н статические фазовращатели. Число входов а невырожденной схеме равно числу излучателей. На рис. 19.11,а и 6 показаны электрические схемы лвух- и четырехлучевой антенны.
Двухлучевая ДОС состоит ш одного моста. Входам 1 и 2 соответствуют фазовые распределения (О,— л/2) и (-л)2,0), определяемые из (19Д). Антенна формирует даа широких луча, симметрично отклоненных от нормали. Схема четырехлучевой антенны (рис. ! 9.11,б) отличается от схемы анвюгичиой антенны, представленной на рис. 19.5,а, тем, что вместо пересечений линий передач использованы волноводно-щелевые делитеви мощности с полной связью, что конструктивно более удобно. Дополнительно в схему аючючеиы фазовращатели, осуществляющие сдвиг по фазе на 180', компенсирующие фазовый сдвиг валик», прохолящей через делитель мощности с полной связью, по сравнению с фазовым сдвигом волны, проходящей по линии перелачи олииаковой с деаителем мощности длины (рис. 19.12). Рнс. 19 11.
Схемы МАР на основе ДОС параллельиага типа: а — схеиа лвухлучсасй анюнаи, Е- схема чюирсхчучеюй антенны с вслояьюаэввем иалраюианьа ачаеелпсэей с аачней семью Рнс. 19.12. Фазовые сосунов~тлю в волноводно-щелсвом Люиюле мощности с полной свюью шалавые распределении поля в решетке при возбуждении различных входов ДОС (рис, 19.1!,б) приведены в таблице.
Амплитудные распределения, формируемые параллельной ДОС, для всех каналов равномерные. Диаграммы направленности такой МА ортогонвльны, все каналы согласованы и развязаны. Положительным качеством параллельной ДОС являетси широкололосность— следствие равенства геометрических путей от входов к излучателям. Число элементов параллельной ДОС минимально по сравнению с другимн матричными схемами, ДН определаютса выражением Р„(в,р) = =Д)ййр) Уз)п ЦЫз)пΠ— 9Ь) 125 ' где р„рассчитывается с помощью формулы П9.3). Коэффициент полезного действия параллельной ДОС отличается от единицы из-за тепловых потерь в элементах и неидеальности мостовых устройств.
При тепловых потерях КПД, определяют как г) =ехР) --аМ 125б ч16), Л 4 где а, 11М вЂ” коэффициент затухания волны в линии передачи; б — число длин волн, укладываюшихся между соседними по высоте мостами, ближайшими к входам ДОС грие. 19.11,б). Это выражение справедливо и для плоской прямоугольной МАР, если М взять равным половине числа излучателей, уклапывающихся по периметру антенны При неидеальной направленности и мостов, КПД рассчитывают по формуле 0, = ~г,г(1-> т)~ При этом направленность г определяется как отношение мощности Р4, прохоЛящей в плечо 4 моста, к мощности Р„просачивающейся в плечо 2 при возбуждении плеча ! (Рис, 19.13): Рг/Рз Для используемых на практике мостовых устройств значение направяенности лежит в пределах 30 — 10000 (15-30 лБ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
