 |
§7. 7. Расчет диаграммы направленности сложных антенных решеток
|
|
|
|
§7. 7. РАСЧЕТ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ СЛОЖНЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК
В зависимости от назначения радиоустройства и требований к его характеристикам антенные решетки в общем случае имеют сложное амплитудное распределение (обычно спадающее к краям решетки, рис. 7. 16), а сами излучатели располагаются на криволинейных поверхностях.
Рис. 7. 16. Неравномерное амплитудное распределение по антенне
По ряду причин, например конструктивных, излучатели в решетках приходится располагать неэквидистантно Особенно это относится к антеннам летательных аппаратов (рис, 7. 17).
Рис. 7. 17. Излучатели на конической поверхности летательного аппарата
В этих случаях при определении поля антенны в дальней зоне необходимо суммировать поля отдельных излучателей с учетом их амплитуд, фазовых сдвигов и поляризации:
Поле любого ( 
-го) излучателя решетки
где 
и 
– единичные орты по соответствующим координатным осям.
Таким образом, составляющие поля антенны по координатным осям равны
При расчете составляющих поля антенны 
и 
нельзя воспользоваться множителем решетки (7. 5), так как поля отдельных излучателей решетки имеют разные амплитуды. Однако в случае специального амплитудного распределения вышеприведенные суммы удается представить в замкнутом виде с помощью полиномов Чебышева.
Антенны, ДН которых описываются полиномами Чебышева, являются антеннами с оптимальной ДН. У таких антенн ДН имеют наименьший уровень боковых лепестков при заданной ширине главного максимума и, наоборот, наименьшую ширину главного максимума при заданном уровне боковых лепестков[3].
|
|
|
В большинстве случаев при расчете характеристик направленности сложных антенн, состоящих из отдельных (дискретных) излучателей, переходят к решеткам с непрерывным расположением излучателей. Это облегчает расчеты, так как суммирование выражений (7. 15) заменяется здесь интегрированием.
§ 7. 8. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ В РЕШЕТКЕ
В сложной антенне, состоящей из близко расположенных излучателей, имеет место эффект их взаимного влияния друг на друга па счет электромагнитных полей. В результате этого изменяются сопротивление излучения и входное сопротивление излучателя, его резонансная частота, диаграмма направленности и другие параметры. Степень взаимодействия излучателей при этом зависит от направления главного максимума ДН в пространстве, и это влияние получается различным в зависимости от местоположения излучателя в решетке.
В ряде случаев, например резонансных вибраторов, можно считать, что их ДН не меняется из-за взаимодействия. Однако в случае таких антенн, как антенны бегущей волны, взаимодействие приводит к существенному изменению формы диаграммы направленности входное сопротивление практически можно считать неизменным. При этом под ДН излучателя решетки 
понимается ДН единичной антенны бегущей волны, к которой подведено питание от генератора, а все остальные излучатели являются пассивными и нагруженными на согласованные сопротивления.
В апертурных излучателях (рупорные антенны, открытые концы волноводов) взаимодействие сказывается как на рассогласовании излучателя с питающим фидером, так и на форме его ДН.
Для оценки взаимного влияния вибраторных излучателей разработан приближенный метод расчета, получивший название метода наведенных э. д. с. или метода наведенных сопротивлений. Этот метод был предложен в 1922 г., независимо друг от друга, Рожанским и Бриллуэном. Практически он начал применяться лишь с 1928 г. после работ А. А. Пистолькорса, В. В. Татаринова и И. Г. Кляцкина.
|
|
|
Пользуясь методом наведенных э. д. с., можно определить характеристики антенных решеток с учетом взаимодействия излучателей. Так, для вибраторных антенных решеток, где ДН единичного излучателя в первом приближении неизменна, этим методом рассчитываются входное сопротивление и сопротивления излучения вибраторов в решетке.
Метод наведенных э. д. с. позволяет рассчитывать не только взаимное влияние вибраторов друг на друга, но и собственное сопротивление их. Этот метод может рассматриваться как метод первого приближения, занимающий среднее положение между упрощенной теорией, основанной на теории линий с волной ТЕМ, и строгой теорией.
Приближенность метода заключается в том, что ток вдоль вибратора предполагается распределенным по синусоидальному закону и влияние соседних вибраторов при этом не изменяет закона распределения тока, а вызывает лишь изменение его амплитуды.
Подобное допущение, как показали эксперименты, близко соответствует действительности, если вибраторы тонкие и настроены в резонанс или слегка расстроены. Если взаимодействие между вибраторами велико, то закон распределения токов отличается от синусоидального и может принять вид практически любой функции. В этом случае, метод наведенных э. д. с. использовать нельзя, а необходимо решать строгую электродинамическую задачу.
|
|
|
