 |
Глава 7. Антенные решетки. § 7. 1. Виды антенных решеток
|
|
|
|
Глава 7. АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ
§ 7. 1. ВИДЫ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК
Направленные свойства таких простейших типов антенн, как симметричные вибраторы, выражены слабо. Для получения более направленного излучения применяются сложные антенны - антенные решетки, состоящие из ряда идентичных излучателей. Размеры таких антенн сравнимы с длиной волны или много больше ее. Элементами антенной решетки могут быть как одиночные слабонаправленные излучатели (симметричные вибраторы, щели, диэлектрические стержни, спирали), так и остронаправленные антенны, которые в свою очередь являются антенными решетками, состоящими из более простых элементов.
Использование антенных решеток позволяет решить ряд важных задач радиолокации, радиоуправления и радионавигации. Сюда относятся, например: осуществление быстрого обзора пространства за счет качания луча антенны электрическими методами (электрическое сканирование); увеличение излучаемой мощности путем размещения в каналах излучателей решетки независимых усилителей высокочастотной энергии; осуществление многофункциональности радиолокационной станции, т. е. совмещение в ней нескольких функций, например поиска, обнаружения и сопровождения летательного или иного объекта и т. д.
В настоящее время существуют самые различные антенные решетки, которые могут быть классифицированы по следующим основным признакам: по геометрии расположения излучающих элементов в пространстве, по способу их возбуждения и характеру размещения в самой решетке, по виду структуры решетки и типу излучателя и т. д.
Антенные решетки в зависимости от геометрии расположения излучателей в пространстве подразделяются на одномерные (линейные), двухмерные (поверхностные) и трехмерные (пространственные).
|
|
|
К одномерным относятся линейные решетки (рис. 7. 1, а); к двухмерным - плоскостные (рис. 7. 1, г) и выпуклые (или осесимметричные) антенные решетки, наиболее распространенными из которых являются дуговые, кольцевые, цилиндрические, конические и сферические системы (рис. 7. 1, б, в, д, е, ж). Трехмерные (пространственные) решетки находят ограниченное применение и в простейшем случае представляют собой системы из двух параллельно расположенных в пространстве плоскостных решеток.
По характеру размещения элементов в решетке их подразделяют на эквидистантные и неэквидистантные. В первом случае расстояние между соседними излучателями есть величина постоянная (рис. 7. 1, а-д). У неэквидистантных (разреженных) решеток это расстояние изменяется по определенному закону или случайным образом (рис. 7. 1, е-з).
По способу возбуждения (питания) излучателей различают решетки с последовательным, параллельным и оптическим («эфирным») питанием. Возможны различные комбинации последовательно-параллельного питания излучателей, особенно в случае предварительного разделения всей антенной решетки на подрешетки (секции) меньших размеров.
Рис. 7. 1. К классификации антенных решеток: а -линейная решетка излучателей;
б - дуговая решетка; в - кольцевая решетка; г - плоскостная решетка;
д, е, ж - цилиндрическая, коническая и сферическая решетки;
з - неэквидистантная линейная решетка излучателей
Если при последовательном питании элементы решетки возбуждаются последовательно друг за другом падающей волной (рис. 7. 2, а), то при параллельном питании возбуждение излучателей независимо (рис. 7. 2, б). Частным случаем схемы параллельного питания является схема типа «елочка», образующаяся каскадным делением подводимой мощности на две части (рис. 7. 2, в). В случае оптического питания элементы решетки возбуждаются падающей на решетку волной, излученной первичным облучателем (рис. 7. 2, г).
|
|
|
По виду построения плоских решеток различают прямоугольные и косоугольные (треугольные) структуры. В первом случае излучатели располагаются в узлах прямоугольной сетки (рис. 7. 3, а), во втором - в узлах треугольной сетки.
Рис. 7. 2. Питание излучателей в решетках:
а - последовательная схема; б - параллельная схема;
в - схема питания типа «елочка»; г - схема питания оптического типа
Рис. 7. 3. Структуры решеток:
а - прямоугольная; б - гексагональная
Если сетка состоит из равносторонних треугольников, то такая структура образует правильные шестиугольники и называется гексагональной (рис. 7. 3, б). На рис. 7. 3, б показана также косоугольная система координат 
в которой расстояние между излучателями одинаково по обеим осям.
По типу используемого излучателя решетки подразделяются на вибраторные, щелевые, рупорные, зеркальные, стержневые, спиральные и др.
Если все излучатели решетки запитываются от одного генератора (или подключаются к одному приемнику) и управление положением максимума ДН осуществляется путем изменения фазового распределения в решетке с помощью фазовращателей, то такие решетки называются фазированными антенными решетками (ФАР).
Если к каждому излучателю антенной решетки подключается свой усилитель мощности, генератор или преобразователь частоты, то такие решетки называются активными фазированными антенными решетками (АФАР) (рис. 7. 4, а).
Комбинированная антенная решетка представляет собой совокупность нескольких подрешеток (секций) с пассивными элементами, каждая из которых подключена к своему усилителю мощности (рис. 7. 4, б).
Рис. 7. 4. Антенные решетки:
а - активная; б - комбинированная
В зависимости от соотношения амплитуд токов возбуждения различают решетки с равномерным амплитудным распределением, экспоненциальным и симметричным, спадающим относительно центра решетки. Если фазы токов излучателей изменяются вдоль линии их расположения по линейному закону, то такие решетки называются решетками с линейным фазовым распределением. Частным случаем таких решеток являются синфазные решетки, у которых фазы токов всех элементов одинаковы.
|
|
|
