Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 [202] 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

Синфазные антенны. Синфазная антенна это такая антенна, у которой сдвиг фаз питания отдельных излучателей равен нулю, т. е. 8 = 0. Для такой антенны направление максимального излучения совпадает с перпендикуляром к плоскости решетки. Пример такой антенны приведен на рис. 21-34,в. Трехмерная диаграмма направленности представляет собой фигуру вращения относительно оси антенной решетки. Коэффициент направленного действия синфазной антенны примерно пропорционален длине ряда излучателей в длинах волн. На рис. 21-35 представлена зависимость ширины луча основного лепестка между нулевыми значениями как функция длины антенны в длинах волн. Ширина луча иа уровне половинной мощности примерно равна половине ширины луча по первым направлениям нулевого излучения.


/.о 2.о 4,о е.о ю.о го.о ио.о ы.е юо.о

Длит ряда 3 длинах дали

Рис. 21-35. Ширина лепестка между нулевыми направлениями для синфазного ряда как функция длины ряда в длинах волн.

Угловое положение нулей и максимумов боковых лепестков представлено на рнс. 21-36 как функция длины антенны в длинах волн.

Простая антенна с излучением вдоль ряда излучателей. Эта антенна имеет разность фаз колебаний, излучаемых отдельными элементами, равную запаздыванию волны, распространяющейся в том же направлении, т. е. равна электрическому расстоянию между элементами. Максимум излучения расположен вдоль оси решетки. Для расстояния между излучателя-X

ми, меньшего максимум излучения соответствует направлению запаздывания фазы. Для антенны с излучением вдоль ряда излучателей выражение для ф имеет вид:

ф=-*(со8ср - 1). (21-27)

Ширина луча между направлением нулевого излучения такой антенны представлена на рис. 21-37 как функция длины ряда излучателей, выраженной в длинах волн. Видно, что ширина луча больше, чем для случая син-

фазного ряда, имеющего такую же длину. Так как синфазная решетка излучает во всех на-


10 1.5 г.О и.О 6.0 10.0 15.0 20.11

Длимо ряда в длинах дал/,

Рис. 21-30. Угловые положения нулей и максимумов боковых лепестков как функция длины в длинах волн

для синфазного ряда излучателей. - нули; - - - - максимумы; К - номер бокового лепестка.


1.0 2,0 4,0 6.0 10 20 40 60 100 Длина./,лда излучателей S длинах боля

Рис. 21-37. Ширина лепестка между нулевыми направлениями как функция длины ряда в длинах волн для антенны с осевым излучением.

правлениях, то коэффициенты направленного действия синфазного ряда излучателей и антенны с излучением вдоль оси примерно одинаковы, если их длины равны.



На рис. 21-38 представлена зависимость угловых положений нулей и максимумов боковых лепестков от длины антенны, выраженной в длинах волн.

Антенны с излучением вдоль ряда излучателей с повышенной направленно-

стью. Повышенная направленность в антен-

I s иа

>

N> vS ,

/ s

f /

К /

раза по сравнению с простои антенной, имеющей максимум излучения вдоль ряда излучателей.

На рнс.21-39 представлена зависимость ширины главного лепестка диаграммы направленности антенны с повышенной направленностью по нулевому уровню от длины антенны, выраженной в длинах воли. На рнс. 21-40 такая же зависимость дана для положения нулевых направлений н максимумов.

Уровень боковых лепестков. Первые трн боковых лепестка синфазного ряда н антенны с излучением вдоль ряда при одинаковом питании имеют уровни примерно 13, 18 и 20 дб соответственно относительно напряженности поля основного лепестка. Несколько больший уровень боковых лепестков получается для антенн с повышенной направленностью при излучении вдоль ряда вибраторов. 120 г

2,0 3.0 5,0 7,0 10.0 20,0 30,0 Длина ряда излучателей if длинах 0олн

£0,0 70,0 100,0


Рис. 21-38. Угловое положение нулей и максимумов как функция длины ряда в длинах волн для антенны с осевым излучением. - нули; - - - - максимумы; k - номер бокового лепестка.

1,0 2,0 4,0 6,0 10 20 <Ю 60 100 Длина ряда излучателей в длинах волн Рис. 21-39. Ширина лепестка между нулевыми направлениями как функция длины ряда в длинах волн для антенн с осевым излучением с повышенной направленностью.

нах с излучением вдоль ряда может быть получена путем увеличения фазового сдвига между элементами на величину, равную расстоянию

между излучателями плюс

где п - число

излучателей.

Если разность фаз увеличивать не путем регулирования расстояния между излучателями, то нельзя полностью реализовать возможное увеличение коэффициента направленного действия из-за увеличения ширины боковых лепестков. Это явление можно устранить, если расстояние между излучателями сделать меньшим или равным в длинах воли величине «-1 п

-. Для антенны с излучением вдоль ряда

с увеличенной направленностью величина Ф определяется выражением:

ф = (со89-1)-~. (21-28)

Коэффициент направленного действия такой антенны может быть увеличен почти в 2

21-36. Линейные решетки. Неравномерное амплитудное распределение. Линейные решетки могут быть сконструированы с неравномерным амплитудным распределением, с неравномерным фазовым сдвигом между элементами или при наличии того н другого вместе. Это можетулучшнть свойства диаграммы направленности по сравнению с антенной решеткой с равномерным распределением питания. Важным частным случаем является синфазная антенная решетка с неравномерным амплитудным распределением. Изменения, которые могут быть обнаружены вследствие изменения амплитуды колебаний каждого излучающего элемента, состоят в увеличении или уменьшении усиления и коэффициента направленного действия в главном направлении, в увеличении или уменьшении уровня боковых лепестков или в выравнивании уровня всех боковых лепестков. В каждом частном случае выбирается компромиссное решение, учитывающее все перечисленные факторы. В общем случае уменьшение ширины основного лепестка может быть получено ценой увеличения уровня боковых лепестков. Распределение амплитуд, кото-



рое имеет максимум в центре решетки и уменьшение уровня амплитуд к ее краю, в общем случае создает диаграмму направленности с несколько более широким основным лепестком, но с меньшим уровнем боковых лепестков. В противоположном случае, когда распределение амплитуд имеет минимум в центре решетки и увеличение амплитуд к краю, основной лепесток будет более узким, но при этом будет иметь место больший уровень боковых лепестков. Амплитудные распределения, показанные на рис. 21-41, имеют следующие свойства.

Остроконечное (треугольное) распределение. Такое распределение показано на рис. 21-41, а. Оно имеет то достоинство, что при этом обеспечивается относительно простое вычисление требуемых амплитуд возбуждения каждого из излучателей и, кроме того, оно позволяет управлять шириной луча и уровнем боковых лепестков путем регулировки крутизны линейного ската распределения.

Приемлемый компромисс между шириной луча и уровнем боковых лепестков получается при выборе уменьшения амплитуд к краю таким, что элементы на краю решетки имеют амплитуду на 10 дб ниже максимальной амплитуды в центре.

Биноминальное или г а-уссовское распределение. Биноминальное распределение показано иа рис. 21-41,6 Амплитуды колебаний отдельных элементов пропорциональны коэффициентам биноминального ряда, число членов которого равно числу элементов антенны. Биноминальные коэффициенты представлены ниже в виде треугольника Паскаля, каждый член которого равен сумме двух примыкающих

сверху членов. Так, для антенны из пяти элементов их амплитуды будут изменяться как 1, 4, 6, 4, 1 соответственно от одного края к другому. Такое распределение обеспечивает отсутствие боковых лепестков, если элементы расположены на расстояниях один относительно другого, меньших, чем а/2. Однако такое распределение приводит к увеличению ширины главного лепестка примерно на 30% и к соответствующему уменьшению коэффициента направленного действия по сравнению со случаем равномерного распределения амплитуд в линейных решетках.

1 2 1 13 3 1 1 4 6 4 1 5 10 20 5 1 6 15 20 15 6 1 21 35 35 21 7 1 8 28 56 70 56 28 8 36 84 126 126 84 36 Треугольник Паскаля

пределению. Амплитуды крайних элементов могут быть выбраны в соответствии с любыми двумя симметричными точками косинусоидаль-ной кривой, а не обязательно должны соответствовать ее конечным значениям. Такое .распределение приводит к некоторому расширению


г.о и.о б.о 1о,о го.о ио.о еао що

Длина рлда излучателей 6" Илинаа: волн

Рис. 21-40. Угловое положение нулей и максимумов как функция длины ряда в длинах волн для антенны с осевым

излучением с повышенной направленностью. - нули; - - - - максимумы; k - номер бокового лепестка.

ширины главного лепестка и уменьшению уровня боковых лепестков по сравнению с линейным остроконечным распределением при одинаковых максимальных амплитудах, ,


Рис. 21-41. Распределение амплитуд для линейных

рядов излучателей. а - треугольное распределение; б - биноминальное распределение; в - косинусоидальное распределение.

Распределение Дольфа - Ч е-бышева1. Это распределение обеспечивает оптимальное компромиссное решение между шириной главного лепестка и уровнем боковых лепестков. Оно обеспечивает наинизший уро-

9 1

Косинусоидальное распределение. Косинусоидальное распределение (рис. 21-41, в) подобно по результатам и области применения остроконечному треугольному рас-

1 С. L. D о 1 р h, A current distribution for broadside arrays which oprimizes their relationship between beam width and side lobe level, Proc. IRE, June 1946, vol. 34, p. 335-384; H. J. R i b 1 e t t, Discussion on Dolphs paper, Proc. IRE, May 1947, p. 489-492; Domenick Barbiere, Л method for calculating the current distribution on Tschebyscheff arrays, Proc. IRE, January 1952, vol. 40, p. 78 - 82; К. r a u s, p. 93 - 110 (см. ссылку выше).



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 [202] 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0068