ГлавнаяКарта сайтаНапишите намПоиск по сайту
EDS-Soft
ElectroDynamic Systems Software ScientificTM
Antenna Systems ResearchTM






Диаграмма направленности

Зависимость амплитуды вектора напряженности поля антенны в дальней зоне от угловых координат точки наблюдения P, то есть зависимость E(θ,φ).

(из «Словаря терминов» нашего сайта)






Владимир Сергеевич Филиппов, профессор кафедры радиофизики, антенн и микроволновой техники МАИ (г. Москва), доктор технических наук.


Сергей Анатольевич Павлов, старший научный сотрудник кафедры радиофизики, антенн и микроволновой техники МАИ (г. Москва), кандидат технических наук.
Является одним из основателей и руководителей компании «Индустриальные электросистемы».
1/ 2все страницы

Исследование характеристик ФАР с учетом взаимодействия излучателей и свойств делителя мощности



Опубликовано: 08.02.2006
Оригинал: Изв. вузов MB и ССО СССР. Радиоэлектроника (Москва), 1984, №2, с.71...74
© В. С. Филиппов, С. А. Павлов, 1984. Все права защищены.
© EDS–Soft, 2006. Все права защищены.


Большинство работ [1, 2], посвященных исследованию бесконечных фазированных антенных решеток, основываются на предположении, что излучатели не взаимодействуют через делитель мощности. Ниже приведены методика и результаты исследования характеристик бесконечных блочных ФАР, излучающие элементы которых образуют регулярную структуру, с учетом влияния делителя мощности, обеспечивающего произвольное амплитудно-фазовое распределение внутри блока. Рассматриваются два случая возбуждения блочной ФАР. В первом случае управление лучом решетки осуществляется за счет фазирования блоков с неуправляемыми излучателями. Во втором одновременно с фазированием блоков производится фазирование элементов блоков в направлении главного максимума решетки, т. е. фазовращатели входят в состав блоков. Исследуется влияние как недиссипативных делителей, так и делителей, содержащих поглощающие элементы.

В первом случае изложенный ниже подход позволяет исследовать с учетом делителя мощности решетку, обеспечивающую сканирование в узком секторе углов при наличии нескольких побочных главных максимумов в области действительных углов, которые подавляются за счет узкой диаграммы направленности блока. Во втором случае можно исследовать влияние фидерной системы на характеристики ФАР с поэлементным фазированием.

На рис. 1 изображена обобщенная схема блочной ФАР проходного типа. Она включает в себя в общем случае блоки излучающих элементов 1, управляемые фазовращатели, предназначенные для фазирования излучателей блоков 2, делители мощности, создающие заданное амплитудно-фазовое распределение в пределах блока 3 и управляемые фазовращатели, обеспечивающие фазирование блоков 4. Для анализа такой структуры воспользуемся методами теории цепей СВЧ. Будем рассматривать излучающий блок и делитель мощности как многополюсники СВЧ, характеризуемые обобщенными матрицами рассеяния и соответственно (рис. 2). Матрицу рассеяния делителя мощности будем считать известной. Она может быть найдена как теоретическим, так и экспериментальным путем. Остановимся подробнее на обобщенной матрице рассеяния излучающего блока.

В подводящих фидерах излучателей будем учитывать типов волн, перенумеровав их в порядке возрастания собственных чисел. Некоторые из учитываемых гармоник будут распространяющимися, а остальные закритическими. Для определения матрицы рассеяния рассмотрим бесконечную плоскую ФАР с полубесконечными подводящими фидерами, фазируемую блоками. Поля падающих волн на входах излучателей такой решетки можно записать следующим образом:

(1)

где m, n — индексы излучателя, a s, t — индексы блока в бесконечной решетке; m, n, s, t = (-∞,∞); — комплексная амплитуда гармоники , падающей на вход излучателя с индексами р, q внутри блока; М, N-количество излучателей в блоке пo осям x и y соответственно; , — сдвиги фаз между соседними блоками по соответствующим осям; — символ Кронекера.

Выделим в (1) периодический сомножитель

(2)

Функция является периодической с периодами М и N по осям x и y соответственно, поэтому ее можно разложить в дискретный ряд Фурье

(3)

где — коэффициенты разложения Фурье [3]. Подставив (3) в (2), получим

(4)

где , .

Таким образом, представлено возбуждение регулярной блочной решетки в виде суммы возбуждений обычной бесконечной ФАР с дифференциальными сдвигами фаз между излучателями и по осям х и у соответственно. В соответствии с принципом суперпозиции, можно теперь получить решение граничной задачи для бесконечной регулярной блочной ФАР в виде суммы решений для обычной решетки, возбуждаемой спектром волн с коэффициентами .

Излучающий блок представим теперь как многополюсник, имеющий пар входных и две пары выходных клемм. Выходные клеммы этого монополюсника соответствуют гармоникам Флоке типа H и Е [1] с нулевыми индексами для парциального возбуждения k, l = 0 в разложении (4), которые определяют ДН блока в составе ФАР (группа входов А на рис. 2). Помимо упомянутых гармоник, распространяющимися могут быть и другие гармоники Флоке. Поэтому рассматриваемый многополюсник в общем случае является многополюсником с потерями. Входные клеммы многополюсника соответствуют гармоникам, распространяющимся в подводящих фидерах излучателей блока (группа входов В на рис. 2).

Используя решения граничной задачи для бесконечной плоской ФАР [1] для всех парциальных возбуждений в (4), можно определить обобщенную матрицу рассеяния . Действительно, пусть возбуждение блока определяется единственной волной номер , падающей на вход излучателя с индексами p, q внутри блока. Тогда, определив коэффициенты разложения в ряд Фурье для такого возбуждения и выполнив суммирование с этими коэффициентами комплексных амплитуд волн, распространяющихся в фидерах от излучателей, можно легко найти коэффициенты матрицы рассеяния, характеризующие группу входов В (рис. 2) многополюсника . Зная коэффициенты амплитуды гармоник Флоке типа Н и Е с нулевыми индексами для парциального возбуждения k=0, l=0 в (4), можно найти коэффициенты передачи из группы входов В в группу входов А.

Если ограничиться рассмотрением работы блочной ФАР только на передачу, то указанных выше коэффициентов матрицы рассеяния достаточно для определения характеристик согласования и излучения. Характеристики приемной ФАР могут быть найдены на основании принципа взаимности.


1/ 2все страницы

Использованная литература

1. Амитей Н., Галиндо В., By Ч. Теория и анализ фазированных антенных решеток.— М. : Мир, 1974.— 455 с.
2. Мейлукс Р. Дж. Теория и техника фазированных антенных решеток.— ТИИЭР, 1982, т. 7, № 3, с. 5...62.
3. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике.— М.: Наука, 1970.— 831 с.
4. Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ.— М. : Высшая школа, 1981.— 295 с.
5. Машковцев Б.М., Цибизов К.Н., Емелин Б.Ф. Теория волноводов.— М.–Л. : Наука, 1966.— 351 с.

Статьи за 2006 год

Все статьи

RefereesHelp Race 1.5.6

RefereesHelp Race™ является профессиональным решением по учету данных о проведении соревнований по бегу, плаванию или лыжным гонкам.


Подписка



Изменение параметров подписки