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



Antenna Array


Дальняя зона антенны

Зона, расположенная на расстоянии более ста длин волны, на которой работает антенна.

(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/ 2/ все 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.


Воспользовавшись соотношениями, приведенными в [4], можно найти матрицу рассеяния объединения двух многополюсников — делителя мощности и излучающего блока. Задавая теперь амплитуду волны на входе делителя мощности, можно получить амплитуду отраженной волны и амплитуды гармоник в канале Флоке, по которым легко рассчитать ДН блока в составе ФАР [1].

В [5] приведены соотношения, позволяющие найти амплитуды падающих и отраженных волн в линиях, соединяющих многополюсники и . Зная эти амплитуды, в случае делителя мощности с поглощающими элементами можно найти мощность, рассеиваемую в каждом поглощающем элементе.

Необходимо отметить, что при реализации численного алгоритма изложенный выше подход оказывается существенно эффективнее, чем прямое решение граничной задачи для блока MxN излучателей путем рассмотрения бесконечной ФАР с периодом, равным блоку. Действительно, например, для волноводных излучателей [1] в последнем случае получим систему из MxN операторных уравнений, которая с помощью метода моментов может быть сведена к системе из линейных алгебраических уравнений. При использовании изложенного выше подхода необходимо MN раз обращать матрицу размерности . Учитывая, что количество операций при обращении матрицы порядка n методом Гаусса растет приблизительно как , получаемый выигрыш в машинном времени составит раз.

Рис.3

На базе математической модели и программы для расчета характеристик бесконечной плоской ФАР из круглых волноводов была разработана программа расчета характеристик блочной ФАР. Все расчеты проводились для решетки с квадратной сеткой расположения излучателей. Расстояния между волноводами были взяты равными 0,7, а радиус волновода 0,34. Все приведенные результаты соответствуют E-плоскости волноводных излучателей. На рис. 3 изображены диаграммы направленности блока в зависимости от его размеров: 1 — для блока 1×1; 2 — для блока 2×2 и 3 — для блока 5×5 излучателей. При расчетах использовался согласованный со входа делитель, обеспечивающий равноамплитудное распределение внутри блока [4]. Для всех диаграмм характерно наличие провалов, связанных с периодичностью расположения излучателей и периодичностью блоков. Известно [1], что для обычной бесконечной решетки характерно полное запирание в момент появления дифракционных максимумов в области действительных углов. В случае блочной решетки нулевым является только провал, связанный с периодичностью излучателей ( = 25°), а остальные же провалы в ДН блока являются ненулевыми. Действительно, ДН блока в бесконечной блочной решетке определяется нулевой гармоникой Флоке, соответствующей парциальному возбуждению с индексами k, l = 0 в (4), и поэтому в ДН блока появляется нулевой провал, как и в обычной решетке. Если претерпевают полное отражение волны других парциальных возбуждений, то происходит перераспределение значений амплитудных коэффициентов в формуле (4) вследствие взаимодействия волноводных излучателей через делитель мощности блока и появляются дополнительные провалы в ДН блока, которые, однако, имеют ненулевую глубину. Последнее обстоятельство, в частности, связано с тем, что данному парциальному возбуждению соответствует лишь часть мощности, приходящейся на один блок. По этой причине максимумы коэффициента отражения на входе блоков не достигают единичного значения, в отличие от случая обычной бесконечной решетки. Этот факт иллюстрируется рис. 4, а, на котором изображена зависимость коэффициента отражения на входе делителя мощности для блока размером 2×2 излучателя, аналогичная зависимость для блока 5×5 излучателей приведена на рис. 4, б (кривая 1).

Рис.4

Особый интерес представляет случай, когда при сканировании фазируются не только блоки, но и излучатели блоков, т. е. когда излучатели блоков сфазированы в направлении фазирования всей решетки. Для расчета характеристик такой решетки использовался согласованный со входа делитель мощности, в плечах которого установлены фазовращатели. Величина поля в главном максимуме такой решетки такая же, как и у обычной решетки с поэлементным фазированим. Однако за счет того, что отраженные от раскрыва волны переотражаются от делителя, проходя при этом дважды через фазовращатели, возникают боковые лепестки, которые отсутствуют в решетке полубесконечных волноводов. Кроме того, здесь происходит перераспределение энергии между волноводами за счет взаимной связи через делитель мощности. Суммарный уровень этих боковых лепестков, как показали расчеты на ЭВМ, может достигать 4-6 % падающей мощности (в секторе однолучевого сканирования). В связи с тем, что часть отраженной мощности переизлучается в боковые лепестки, такая решетка оказывается лучше согласована со входа делителя мощности. Зависимость модуля коэффициента отражения от угла сканирования на входе делителя такой решетки (размер блока — 5×5 излучателей) приведена на рис. 4, б (кривая 2).

Представляет интерес исследование характеристик ФАР с делителем мощности, включающим в себя поглощающий элемент, для обеспечения развязки выходов делителя. При использовании такого делителя часть мощности рассеивается в поглощающем элементе. Поэтому наиболее интересными представляются энергетические характеристики такой ФАР. На рис. 4, в изображена зависимость мощности, рассеиваемой в делителе по отношению к падающей на вход мощности для решетки с блоком 1×2 излучателя. Как видно из графика, мощность потерь в делителе особенно велика в моменты появления дифракционных максимумов в области действительных углов, когда разность фаз между отраженными волнами в разных волноводах максимальна.

Таким образом, изложенный подход позволяет построить эффективный алгоритм расчета характеристик блочных ФАР, предназначенных для сканирования в ограниченном секторе углов и обычных ФАР с поэлементным фазированием с учетом взаимодействия излучателей как по внешнему пространству, так и через цепи разводки питания.

Приведенные численные результаты показывают необходимость учета влияния делителя мощности при проектировании фазированных антенных решеток.


1/ 2/ все 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


 




 
 
EDS-Soft

© 2002-2021 | EDS-Soft
Контакты | Правовая информация | Поиск | Карта сайта

© дизайн сайта | Андрей Азаров