Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением

Исследованы антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением и непараллельным расположением подрешеток – уголковые антенные решетки. При соответствующем выборе расстояния между излучателями главный максимум диаграммы направленности антенны ориентирован в направлении биссектрисы угла между п...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2000
Автори:	Горобец, Н.Н., Горобец, Ю.Н., Дахов, В.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Радіоастрономічний інститут НАН України 2000
Назва видання:	Радиофизика и радиоастрономия
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122212
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением / Н.Н. Горобец, Ю.Н. Горобец, В.М. Дахов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2000. — Т. 5, № 4. — С. 416-423. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-122212
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1222122025-02-09T20:40:33Z Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением Angle Antenna Arrays of Travelling Wave with Central Excitation Горобец, Н.Н. Горобец, Ю.Н. Дахов, В.М. Исследованы антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением и непараллельным расположением подрешеток – уголковые антенные решетки. При соответствующем выборе расстояния между излучателями главный максимум диаграммы направленности антенны ориентирован в направлении биссектрисы угла между подрешетками и эта ориентация сохраняется в широком диапазоне частот. На примере волноводно-щелевых антенн изучено влияние угла между подрешетками на диаграмму направленности, коэффициент направленного действия, ширину главного лепестка, коэффициент рассеяния и другие характеристики антенны, связанные с ними. Досліджено антенні решітки біжучої хвилі з центральним збудженням і непаралельним розташуванням підрешіток – кутові антенні решітки. При відповідному виборі відстані між випромінювачами головний максимум діаграми спрямованості буде орієнтовано у напрямку бісектриси кута між підрешітками і ця орієнтація зберігається в широкій смузі частот. На прикладі хвилеводно-щілинних антен вивчено вплив кута між підрешітками на діаграму спрямованості, коефіцієнт напрямленої дії, ширину головної пелюстки, коєфіцієнт розсіювання та інші характеристики антени, які пов’язані з ними. The travelling wave antenna arrays with the central excitation and nonparallel arrangement of linear subarrays (angle arrays) are investigated. Under the appropriate choice of distance between radiators the main maximum of the pattern is oriented in the direction of bisector of the angle between subarrays and its orientation is kept in wide frequency range. On an example of waveguideslot array the influence of the angle between subarrays on the pattern, directivity coefficient, main lobe width, scattering coefficient, and other related antenna's parameters is examined. 2000 Article Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением / Н.Н. Горобец, Ю.Н. Горобец, В.М. Дахов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2000. — Т. 5, № 4. — С. 416-423. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1027-9636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122212 621.396.677 ru Радиофизика и радиоастрономия application/pdf Радіоастрономічний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Исследованы антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением и непараллельным расположением подрешеток – уголковые антенные решетки. При соответствующем выборе расстояния между излучателями главный максимум диаграммы направленности антенны ориентирован в направлении биссектрисы угла между подрешетками и эта ориентация сохраняется в широком диапазоне частот. На примере волноводно-щелевых антенн изучено влияние угла между подрешетками на диаграмму направленности, коэффициент направленного действия, ширину главного лепестка, коэффициент рассеяния и другие характеристики антенны, связанные с ними.
format	Article
author	Горобец, Н.Н. Горобец, Ю.Н. Дахов, В.М.
spellingShingle	Горобец, Н.Н. Горобец, Ю.Н. Дахов, В.М. Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением Радиофизика и радиоастрономия
author_facet	Горобец, Н.Н. Горобец, Ю.Н. Дахов, В.М.
author_sort	Горобец, Н.Н.
title	Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением
title_short	Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением
title_full	Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением
title_fullStr	Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением
title_full_unstemmed	Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением
title_sort	уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением
publisher	Радіоастрономічний інститут НАН України
publishDate	2000
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122212
citation_txt	Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением / Н.Н. Горобец, Ю.Н. Горобец, В.М. Дахов // Радиофизика и радиоастрономия. — 2000. — Т. 5, № 4. — С. 416-423. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Радиофизика и радиоастрономия
work_keys_str_mv	AT gorobecnn ugolkovyeantennyerešetkibeguŝeivolnyscentralʹnymvozbuždeniem AT gorobecûn ugolkovyeantennyerešetkibeguŝeivolnyscentralʹnymvozbuždeniem AT dahovvm ugolkovyeantennyerešetkibeguŝeivolnyscentralʹnymvozbuždeniem AT gorobecnn angleantennaarraysoftravellingwavewithcentralexcitation AT gorobecûn angleantennaarraysoftravellingwavewithcentralexcitation AT dahovvm angleantennaarraysoftravellingwavewithcentralexcitation
first_indexed	2025-11-30T14:09:09Z
last_indexed	2025-11-30T14:09:09Z
_version_	1850224672922140672
fulltext	Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4, ñòð. 416-423 © Í. Í. Ãîðîáåö, Þ. Í. Ãîðîáåö, Â. Ì. Äàõîâ, 2001 ÓÄÊ 621.396.677 Óãîëêîâûå àíòåííûå ðåøåòêè áåãóùåé âîëíû ñ öåíòðàëüíûì âîçáóæäåíèåì Í. Í. Ãîðîáåö, Þ. Í. Ãîðîáåö, Â. Ì. Äàõîâ Õàðüêîâñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò èì. Â. Í. Êàðàçèíà, Óêðàèíà, 61077, ã. Õàðüêîâ, ïë. Ñâîáîäû, 4 E-mail: Nikolay.N.Gorobets@univer.kharkov.ua Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 9 ôåâðàëÿ 2001 ã. Èññëåäîâàíû àíòåííûå ðåøåòêè áåãóùåé âîëíû ñ öåíòðàëüíûì âîçáóæäåíèåì è íåïàðàëëåëü- íûì ðàñïîëîæåíèåì ïîäðåøåòîê � óãîëêîâûå àíòåííûå ðåøåòêè. Ïðè ñîîòâåòñòâóþùåì âûáîðå ðàññòîÿíèÿ ìåæäó èçëó÷àòåëÿìè ãëàâíûé ìàêñèìóì äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè àíòåííû îðèåíòè- ðîâàí â íàïðàâëåíèè áèññåêòðèñû óãëà ìåæäó ïîäðåøåòêàìè è ýòà îðèåíòàöèÿ ñîõðàíÿåòñÿ â øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò. Íà ïðèìåðå âîëíîâîäíî-ùåëåâûõ àíòåíí èçó÷åíî âëèÿíèå óãëà ìåæ- äó ïîäðåøåòêàìè íà äèàãðàììó íàïðàâëåííîñòè, êîýôôèöèåíò íàïðàâëåííîãî äåéñòâèÿ, øèðèíó ãëàâíîãî ëåïåñòêà, êîýôôèöèåíò ðàññåÿíèÿ è äðóãèå õàðàêòåðèñòèêè àíòåííû, ñâÿçàííûå ñ íèìè. Äîñë³äæåíî àíòåíí³ ðåø³òêè á³æó÷î¿ õâèë³ ç öåíòðàëüíèì çáóäæåííÿì ³ íåïàðàëåëüíèì ðîç- òàøóâàííÿì ï³äðåø³òîê � êóòîâ³ àíòåíí³ ðåø³òêè. Ïðè â³äïîâ³äíîìó âèáîð³ â³äñòàí³ ì³æ âèïðî- ì³íþâà÷àìè ãîëîâíèé ìàêñèìóì ä³àãðàìè ñïðÿìîâàíîñò³ áóäå îð³ºíòîâàíî ó íàïðÿìêó á³ñåêòðè- ñè êóòà ì³æ ï³äðåø³òêàìè ³ öÿ îð³ºíòàö³ÿ çáåð³ãàºòüñÿ â øèðîê³é ñìóç³ ÷àñòîò. Íà ïðèêëàä³ õâèëåâîäíî-ù³ëèííèõ àíòåí âèâ÷åíî âïëèâ êóòà ì³æ ï³äðåø³òêàìè íà ä³àãðàìó ñïðÿìîâàíîñò³, êîåô³ö³ºíò íàïðÿìëåíî¿ ä³¿, øèðèíó ãîëîâíî¿ ïåëþñòêè, êîºô³ö³ºíò ðîçñ³þâàííÿ òà ³íø³ õàðàêòå- ðèñòèêè àíòåíè, ÿê³ ïîâ�ÿçàí³ ç íèìè. Çàäà÷à îáåñïå÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîãî óñèëå- íèÿ ìèêðîâîëíîâûõ àíòåíí â øèðîêîì äèàïà- çîíå ÷àñòîò ïðè çàäàííîì óðîâíå áîêîâûõ ëå- ïåñòêîâ äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè (ÄÍ) ÿâ- ëÿåòñÿ àêòóàëüíîé è âàæíîé [1]. Îñòðîíàïðàâ- ëåííûå àíòåííûå ðåøåòêè, âîçáóæäàåìûå áå- ãóùåé â ëèíèè ïåðåäà÷è ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé, øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ íà ïðàêòèêå êàê àëüòåðíàòèâà îñòðîíàïðàâëåííûì çåðêàëüíûì, ëèíçîâûì è ðóïîðíûì àíòåííàì â òåõ ñëó÷à- ÿõ, êîãäà íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ýëåêòðè÷åñ- êîå óïðàâëåíèå ïîëîæåíèåì ëó÷à ôàçèðîâàí- íûõ àíòåííûõ ðåøåòîê. Âîïðîñàì òåîðèè è òåõíèêè ôàçèðîâàííûõ àíòåííûõ ðåøåòîê â íàñòîÿùåå âðåìÿ óäåëÿåòñÿ ïåðâîñòåïåííîå âíèìàíèå èç-çà âîçìîæíîñòè îáåñïå÷èâàòü �ìãíîâåííîå� ñêàíèðîâàíèå ÄÍ. Â ïîñëåäíåå âðåìÿ â ñâÿçè ñ ðàçâèòèåì òåõíèêè êîñìè÷åñ- êèõ òåëåêîììóíèêàöèé âîçðîäèëñÿ èíòåðåñ ê íåôàçèðîâàííûì àíòåííûì ðåøåòêàì, ïî- ñêîëüêó îíè çàíèìàþò çíà÷èòåëüíî ìåíüøèé îáúåì ïî ñðàâíåíèþ ñ àïåðòóðíûìè àíòåííà- ìè ïðè òåõ æå õàðàêòåðèñòèêàõ íàïðàâëåííî- ñòè. Âàæíî òàêæå, ÷òî ïðè èñïîëüçîâàíèè ìèê- ðîïîëîñêîâûõ èëè âîëíîâîäíî-ùåëåâûõ èçëó- ÷àòåëåé ìîæíî ðåàëèçîâàòü ïëîñêèå èëè êîí- ôîðìíûå àíòåííû ìàëîé òîëùèíû. Øèðîêîìó ðàñïðîñòðàíåíèþ ïîäîáíûõ àíòåíí ïðåïÿòñòâóåò íå òîëüêî ñëîæíîñòü èõ êîíñòðóêöèè ïî ñðàâíåíèþ ñ àïåðòóðíûìè àí- òåííàìè (îñîáåííî ïðè âûñîêîé íàïðàâëåííî- ñòè, êîãäà â ðåøåòêàõ èñïîëüçóåòñÿ îãðîìíîå êîëè÷åñòâî èçëó÷àþùèõ ýëåìåíòîâ), íî è îñî- áåííîñòè ïðèíöèïèàëüíîãî õàðàêòåðà. Ïåðâàÿ Óãîëêîâûå àíòåííûå ðåøåòêè áåãóùåé âîëíû ñ öåíòðàëüíûì âîçáóæäåíèåì 417 Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4 èç íèõ ñâÿçàíà ñ òåì, ÷òî ðåøåòêè áåãóùåé âîëíû îáåñïå÷èâàþò òðåáóåìûå õàðàêòåðèñ- òèêè è íåèçìåííóþ îðèåíòàöèþ ãëàâíîãî ìàê- ñèìóìà äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè ëèøü â óçêîé ïîëîñå ÷àñòîò. Âòîðàÿ îñîáåííîñòü ñâÿ- çàíà ñ òàê íàçûâàåìûì �ýôôåêòîì íîðìàëè�, ò. å. ñî çíà÷èòåëüíûì âîçðàñòàíèåì îòðàæå- íèé îò âõîäà àíòåííû íà ÷àñòîòå, ïðè êîòîðîé îðèåíòàöèÿ ãëàâíîãî ìàêñèìóìà ÄÍ ñîâïàäà- åò ñ âíåøíåé íîðìàëüþ ê ïëîñêîñòè èçëó÷à- þùåãî ðàñêðûâà ðåøåòêè. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ øèðîêîïîëîñíîñòè ëèíåé- íóþ àíòåííóþ ðåøåòêó ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå ÷àñòè è âîçáóæäàòü ëèáî â ñåðåäèíå, ëèáî â êðàéíèõ òî÷êàõ. Òàê, â [2] óêàçàí ñïîñîá âîç- áóæäåíèÿ ëèíåéíîé àíòåííîé ðåøåòêè â öåí- òðå ìàãèñòðàëüíîãî ôèäåðà è ïîêàçàíî, ÷òî ïðè èçìåíåíèè ðàáî÷åé ÷àñòîòû ìàêñèìóìû ïàðöèàëüíûõ ÄÍ îò êàæäîé èç ÷àñòåé àíòåí- íû îòêëîíÿþòñÿ â ðàçíûå ñòîðîíû îò ïåðâî- íà÷àëüíîãî íàïðàâëåíèÿ. Ïðè ýòîì ñóììàðíàÿ ÄÍ îðèåíòèðîâàíà ïî íîðìàëè ê ïëîñêîñòè ðå- øåòêè â øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò. Òàêîé ñïîñîá âîçáóæäåíèÿ ìîæíî ðåàëèçîâàòü êàê ÷àñòíûé ñëó÷àé äâóõêàíàëüíîãî âîçáóæäåíèÿ ëèíåéíîé àíòåííû, èññëåäîâàííîãî â [3, 4]. Â ýòèõ ðàáîòàõ ðàññìîòðåíû äèàïàçîííûå ñâîéñòâà è õàðàêòåðèñòèêè íàïðàâëåííîñòè âîëíîâîäíûõ è ìèêðîïîëîñêîâûõ ëèíåéíûõ àíòåíí ñ ðàññòîÿíèåì ìåæäó ñîñåäíèìè èçëó- ÷àòåëÿìè, ðàâíûì ïîëîâèíå äëèíû âîëíû 0gλ â ëèíèÿõ ïåðåäà÷è íà öåíòðàëüíîé ÷àñòîòå ðà- áî÷åãî äèàïàçîíà. Îäíàêî ïðè òàêîì ðàññòîÿ- íèè ìåæäó èçëó÷àòåëÿìè âîçíèêàåò �ýôôåêò íîðìàëè�. Íàèáîëåå ïðîñòûì è ðàñïðîñòðà- íåííûì ñïîñîáîì óñòðàíåíèÿ ýòîãî ýôôåêòà ÿâëÿåòñÿ ðàñïîëîæåíèå èçëó÷àòåëåé íà ðàññòî- ÿíèÿõ, íå ðàâíûõ 0 2.gλ Â íàñòîÿùåé ñòàòüå ðàññìîòðåíà çàäà÷à îáåñïå÷åíèÿ ïîñòîÿííîãî íàïðàâëåíèÿ ãëàâíî- ãî ìàêñèìóìà ÄÍ àíòåííûõ ðåøåòîê áåãóùåé âîëíû ñ öåíòðàëüíûì âîçáóæäåíèåì è ðàññòî- ÿíèåì ìåæäó èçëó÷àòåëÿìè 0 2gd ≠ λ â çàäàí- íîé ïîëîñå ÷àñòîò. Äëÿ ýòîãî èñïîëüçóþòñÿ ëèíåéíûå ïîäðåøåòêè, îáðàçóþùèå ìåæäó ñîáîé óãîë ñ âåðøèíîé â îáùåé òî÷êå âîçáóæ- äåíèÿ. Çíà÷åíèå ýòîãî óãëà âûáèðàåòñÿ òàêèì, ÷òîáû íà äëèíå âîëíû 0λ â ñâîáîäíîì ïðî- ñòðàíñòâå íàïðàâëåíèÿ ãëàâíûõ ìàêñèìóìîâ ïàðöèàëüíûõ ÄÍ êàæäîé èç ïîäðåøåòîê ñî- âïàäàëè ñ íàïðàâëåíèåì áèññåêòðèñû óãëà ìåæäó ïîäðåøåòêàìè. Íà ðèñ. 1 ïîêàçàíà ñõåìà ðàññìàòðèâàåìîé óãîëêîâîé àíòåííîé ðåøåòêè, êîòîðàÿ ñîñòîèò èç äâóõ îäèíàêîâûõ ïîäðåøåòîê (êàæäàÿ ñîäåð- æèò N èçëó÷àòåëåé), ñîñòàâëÿþùèõ óãîë δ ñ îñüþ ÎÕ îáùåé ñèñòåìû êîîðäèíàò XOZ. Íà ðèñ. 1 ïîäðåøåòêè îáîçíà÷åíû áóêâàìè L è R, à èõ ëîêàëüíûå ñèñòåìû êîîðäèíàò èìåþò ñîîòâåòñòâóþùèå èíäåêñû. Óãîë δ ìîæåò áûòü êàê ïîëîæèòåëüíûì, êîãäà ìåæäó ïîäðåøåòêà- ìè îáðàçóåòñÿ ñâîåãî ðîäà æåëîá, òàê è îòðè- öàòåëüíûì, êîãäà ìåæäó íèìè îáðàçóåòñÿ ðåá- ðî. Ïîäâîäèìàÿ ê óãîëêîâîé àíòåííîé ðåøåòêå ÑÂ×-ìîùíîñòü 0P â îáùåé äëÿ êàæäîé èç ïîä- ðåøåòîê òî÷êå äåëèòñÿ ïîïîëàì, òàê ÷òî 0 2.L RP P P= = Ðàññìîòðåííàÿ â [4] ëèíåéíàÿ àíòåííà ñ öåíòðàëüíûì âîçáóæäåíèåì ÿâëÿåò- ñÿ ÷àñòíûì ñëó÷àåì óãîëêîâîé àíòåííîé ðåøåò- êè ïðè δ = 0. Ðàññìîòðèì îñíîâíûå ðàñ÷åòíûå ñîîòíî- øåíèÿ, êîòîðûå äîëæíû âûïîëíÿòüñÿ äëÿ óãîë- êîâîé àíòåííîé ðåøåòêè. Îïðåäåëèì ðàññòîÿ- íèå ìåæäó èçëó÷àòåëÿìè ðåøåòêè, íåîáõîäè- ìîå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàïðàâëåíèÿ ãëàâíûõ ìàêñèìóìîâ ïàðöèàëüíûõ ÄÍ ïîäðåøåòîê L è R âäîëü îñè OZ îáùåé ñèñòåìû êîîðäèíàò. Èç ðèñ. 1 âèäíî, ÷òî â ëîêàëüíûõ ñèñòåìàõ êîîðäèíàò ìàêñèìóìû ÄÍ ïîäðåøåòîê äîëæ- íû áûòü îðèåíòèðîâàíû ïîä óãëîì δ ê îñÿì Ðèñ. 1. Ãåîìåòðèÿ è ñèñòåìû êîîðäèíàò æåëîá- êîâîé (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) è êîíüêîâîé (ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ) óãîëêîâûõ àíòåíí Í. Í. Ãîðîáåö, Þ. Í. Ãîðîáåö, Â. Ì. Äàõîâ 418 Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4 L LO Z è R RO Z . Íàïðàâëåíèå ãëàâíîãî ìàêñè- ìóìà çàâèñèò êàê îò ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñ- ïîëîæåíèÿ èñòî÷íèêîâ èçëó÷åíèÿ, òàê è îò óñëîâèé èõ âîçáóæäåíèÿ. Â ýòîì íàïðàâëå- íèè ñäâèã ôàç ïîëåé îò ñîñåäíèõ èçëó÷àòå- ëåé ðàâåí íóëþ. Äëÿ àíòåííû áåãóùåé âîë- íû ñ ïåðåìåííî-ôàçíî ñâÿçàííûìè ñ âîëíîé âîçáóæäåíèÿ èçëó÷àòåëÿìè ýòî óñëîâèå èìå- åò âèä: 0 0 2 2 sin 0, g d d π πδ − − π =  λ λ  (1) ãäå 0,λ 0gλ � äëèíû âîëí â ñâîáîäíîì ïðî- ñòðàíñòâå è â ëèíèè ïåðåäà÷è ñîîòâåòñòâåííî, d � ðàññòîÿíèå ìåæäó èçëó÷àòåëÿìè. Èç (1) íàõîäèì òðåáóåìîå ðàññòîÿíèå ìåæäó èçëó÷à- òåëÿìè: ( ) 0 0 0 0 . 2 sin g g d λ λ = λ − λ δ (2) Â äàëüíåéøåì îãðàíè÷èìñÿ ðàññìîòðåíè- åì óãîëêîâîé àíòåííîé ðåøåòêè íà îñíîâå ïðÿìîóãîëüíûõ âîëíîâîäîâ, ðàáîòàþùèõ íà îñíîâíîì òèïå âîëíû. Â ýòîì ñëó÷àå ( )2 0 0 01g cλ = λ − λ λ è (2) ïðèíèìàåò âèä: ( ) 1 20 01 sin , 2 cd −λ  = − λ λ − δ   (3) ãäå 2c aλ = � êðèòè÷åñêàÿ äëèíà âîëíû â âîë- íîâîäå, à � ðàçìåð åãî øèðîêîé ñòåíêè. Èç (3) ìîæíî ïîëó÷èòü îãðàíè÷åíèÿ, íàëàãàåìûå íà âåëè÷èíó óãëà δ. Ïåðâîå îãðàíè÷åíèå ñâÿ- çàíî ñ âûïîëíåíèåì î÷åâèäíîãî óñëîâèÿ 0.d > Âòîðîå ïîëó÷àåì èç òðåáîâàíèÿ ñóùå- ñòâîâàíèÿ åäèíñòâåííîãî ãëàâíîãî ìàêñèìó- ìà ïàðöèàëüíûõ ÄÍ ïîäðåøåòîê â äèàïàçîíå óãëîâ íàáëþäåíèÿ 90 90 :− ° ≤ Θ ≤ ° 0.d < λ Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû çàâèñèìîñòè ìàêñèìàëüíî âîçìîæíûõ óãëîâ maxδ îò âåëè÷èíû λ0/λc ïðè âûïîëíåíèè ýòèõ óñëîâèé. Âèäíî, ÷òî áîëåå æåñòêèì ÿâëÿåòñÿ óñëîâèå 0,d < λ êîòîðîå è èñïîëüçóåòñÿ íèæå. ÄÍ óãîëêîâîé àíòåííîé ðåøåòêè ïðåäñòà- âèì â âèäå ñóììû ïàðöèàëüíûõ ÄÍ êàæäîé èç åå ïîäðåøåòîê. Çà íà÷àëî îòñ÷åòà ôàçû ïðè- ìåì ñåðåäèíó óãîëêîâîé àíòåííîé ðåøåòêè (òî÷êà Î íà ðèñ. 1), à íóìåðàöèþ èçëó÷àòåëåé â êàæäîé èç ïîäðåøåòîê áóäåì âåñòè îò ýòîé òî÷êè, êàê ïîêàçàíî íà ðèñ. 1. Êîîðäèíàòû nx n-õ èçëó÷àòåëåé â êàæäîé ïîäðåøåòêå îïðåäå- ëÿþòñÿ ñîîòíîøåíèåì ( )1 1 ,nx n d= ∆ + − ãäå 1∆ � ðàññòîÿíèå îò íà÷àëà êîîðäèíàò äî ïåð- âîãî èçëó÷àòåëÿ. Êîìïëåêñíûå ïàðöèàëüíûå ÄÍ ïîäðåøåòîê íà äëèíå âîëíû λ áåç ó÷åòà âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó îòäåëüíûìè èçëó÷àòå- ëÿìè ïðåäñòàâèì â âèäå: ( ) ( ) ( )sin 1 1 , , ,n N ikx in L n n f f A e− δ−Θ − β = Θ λ δ = δ − Θ ∑& & (4a) ( ) ( ) ( )sin 1 1 , , ,n N ikx in R n n f f A e− δ+Θ − β = Θ λ δ = δ + Θ ∑& & (4á) ãäå 1f& � êîìïëåêñíàÿ ÄÍ îäèíî÷íîãî èçëó÷à- òåëÿ, 2k = π λ � âîëíîâîå ÷èñëî, nA � àìïëè- òóäà âîçáóæäåíèÿ n-ãî èçëó÷àòåëÿ, β � ðàçíîñòü ôàç ìåæäó ñîñåäíèìè èçëó÷àòåëÿìè â ñèñòå- Ðèñ. 2. Ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ óãëîâ δ ïðè d > 0 (�¨�) è d < λ0 ( �∆�) Óãîëêîâûå àíòåííûå ðåøåòêè áåãóùåé âîëíû ñ öåíòðàëüíûì âîçáóæäåíèåì 419 Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4 ìå âîçáóæäåíèÿ. Òîãäà ÄÍ óãîëêîâîé àíòåí- íîé ðåøåòêè èìååò âèä: ( ) ( ) ( ), , , , , , .L Rf f fΘ λ δ = Θ λ δ + Θ λ δ& & & (5) Äëÿ ùåëåâûõ èçëó÷àòåëåé â ïðÿìîóãîëüíîì âîëíîâîäå, ñâÿçàííûõ ñ ïîëåì âîëíû âîçáóæäå- íèÿ ïåðåìåííî-ôàçíî, 2 .gdβ = π λ − π Â äàëü- íåéøåì áóäåì ðàññìàòðèâàòü òîëüêî ñëó÷àé ïî- ñòîÿííîãî àìïëèòóäíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ 1,nA ≡ à ÄÍ èçëó÷àòåëÿ â ïëîñêîñòè, ïðîõîäÿùåé ÷åðåç ëèíèþ ðàñïîëîæåíèÿ èçëó÷àòåëåé, îïðåäåëèì ïî ôîðìóëå äëÿ ïðîäîëüíîé ùåëè â áåñêîíå÷íîì ýêðàíå: ( ) 1 cos / 2sin( ) ( ) , cos( ) f π δ ± Θ δ ± Θ = δ ± Θ & â äèà- ïàçîíå óãëîâ ( ) ( )90 90− ° ± δ ≤ Θ ≤ ° ± δ è ( )1 0f δ ± Θ ≡ âíå ýòîãî äèàïàçîíà. Îòìåòèì, ÷òî ðàññòîÿíèå d ìåæäó èçëó÷à- òåëÿìè â óãîëêîâîé àíòåííîé ðåøåòêå, ðàñ- ñ÷èòàííîå ïî ñîîòíîøåíèÿì (2)-(3), çàâèñèò îò äâóõ ïàðàìåòðîâ: óãëà δ è îòíîøåíèÿ 0 .cλ λ Ýòî ïîçâîëÿåò ïðè çàäàííîì çíà÷å- íèè 0 cλ λ ïîëó÷àòü ðàçëè÷íóþ ãåîìåòðèþ óãîëêîâîé àíòåííîé ðåøåòêè ñ òðåáóåìûìè ïàðàìåòðàìè. Óãîë δ â äàëüíåéøåì îãðàíè- ÷èì äèàïàçîíîì 15 .δ ≤ ° Ýòî îãðàíè÷åíèå ïðè äàííîé ïîñòàíîâêå çàäà÷è ïîçâîëÿåò íå ó÷èòûâàòü çàòåíåíèå ïîäðåøåòêàìè äðóã äðó- ãà ïðè áîëüøèõ óãëàõ íàáëþäåíèÿ. Íà îñíîâå ïðèâåäåííûõ âûøå ñîîòíîøå- íèé ïîñðåäñòâîì êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðî- âàíèÿ äëÿ óãîëêîâîé àíòåííîé ðåøåòêè áûëè ïîëó÷åíû è ïðîàíàëèçèðîâàíû ñëåäóþùèå åå õàðàêòåðèñòèêè: ÄÍ, øèðèíà 2∆Θ ÄÍ ïî óðîâíþ �3äÁ, ïàðöèàëüíûé êîýôôèöèåíò íà- ïðàâëåííîãî äåéñòâèÿ (ÊÍÄ) D â Í-ïëîñêî- ñòè. Áûëè òàêæå ðàññ÷èòàíû ïàðöèàëüíûé êî- ýôôèöèåíò ðàññåÿíèÿ 3β ïî óðîâíþ �3äÁ (îïðåäåëÿåìûé êàê îòíîøåíèå ìîùíîñòè, èç- ëó÷àåìîé àíòåííîé ÷åðåç ãëàâíûé ëåïåñòîê âíå ñåêòîðà óãëîâ, ñîîòâåòñòâóþùåãî øèðè- íå ãëàâíîãî ìàêñèìóìà ÄÍ ïî óðîâíþ �3äÁ, è ÷åðåç áîêîâûå è çàäíèå ëåïåñòêè, êî âñåé èçëó÷àåìîé àíòåííîé ìîùíîñòè) è ñâÿçàííûå ñ íèì êîýôôèöèåíòû êà÷åñòâà àíòåííû â âèäå îòíîøåíèé 1 3Q D= β è ( )2 32 .Q D= ∆Θβ Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíû ÄÍ óãîëêîâûõ è ëè- íåéíûõ àíòåííûõ ðåøåòîê ñ ÷èñëîì ùåëåé â ïîäðåøåòêàõ 5N = ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷å- íèÿõ îòíîøåíèÿ 0 cλ λ è óãëà δ. Â ðàñ÷åòàõ ðàññòîÿíèå d ìåæäó èçëó÷àòåëÿìè ïðè èçìå- íåíèè óãëà δ îïðåäåëÿëîñü èç (3), à ðàññòîÿ- íèå îò íà÷àëà êîîðäèíàò äî ïåðâûõ ùåëåé â ïîäðåøåòêàõ áûëî ïðèíÿòî ðàâíûì 2.d Ðàñ÷åòû áûëè ïðîâåäåíû äëÿ âîëíîâîäà 3-ñì äèàïàçîíà ñòàíäàðòíîãî ñå÷åíèÿ 23 10× ìì2. Âèäíî, ÷òî ïðè îäèíàêîâûõ àáñîëþòíûõ çíà- ÷åíèÿõ óãëà δ ÄÍ æåëîáêîâîé ( )0δ > è êîíü- êîâîé ( )0δ < àíòåíí îòëè÷àþòñÿ. Ýòî îáúÿñ- íÿåòñÿ òåì, ÷òî ïðè îðèåíòàöèè ãëàâíîãî ìàêñèìóìà â íàïðàâëåíèè áèññåêòðèñû óãëà ìåæäó ïîäðåøåòêàìè â æåëîáêîâîé àíòåííå ðàññòîÿíèå ìåæäó èçëó÷àòåëÿìè áîëüøå, ÷åì â êîíüêîâîé. Â ðåçóëüòàòå ãëàâíûé ëåïåñòîê ÄÍ æåëîáêîâîé àíòåííû ýæå, à áîêîâûå ëå- ïåñòêè, îñîáåííî äàëüíèå, âûøå. Ïðè óâåëè- ÷åíèè óãëà δ ýòè ýôôåêòû óñèëèâàþòñÿ âïëîòü äî ïîÿâëåíèÿ äèôðàêöèîííûõ ìàêñè- ìóìîâ âûñøèõ ïîðÿäêîâ. Èíòåðåñíî, ÷òî óðî- âåíü áëèæíèõ áîêîâûõ ëåïåñòêîâ ïðàêòè÷åñ- êè íå çàâèñèò îò óãëà δ (ïðè 15δ ≤ ° ). ÄÍ èññëåäóåìûõ âîëíîâîäíî-ùåëåâûõ óãîëêîâûõ àíòåííûõ ðåøåòîê âåñüìà ñëîæ- íûì îáðàçîì çàâèñÿò îò îòíîøåíèÿ ðàáî÷åé äëèíû âîëíû ê êðèòè÷åñêîé äëèíå âîëíû âîëíîâîäà. Â ÷àñòíîñòè, ïðè 0 0.9,cλ λ = êîã- äà äèñïåðñèîííàÿ õàðàêòåðèñòèêà âîëíîâîäà èìååò áóëüøóþ êðóòèçíó, â ÄÍ ëèíåéíîé àí- òåííû â äèàïàçîíå óãëîâ íàáëþäåíèÿ ïîÿâ- ëÿåòñÿ äèôðàêöèîííûé ëåïåñòîê. Â æåëîá- êîâîé àíòåííå ýòîò ýôôåêò èç-çà áîëüøåãî ðàññòîÿíèÿ ìåæäó èçëó÷àòåëÿìè óñèëèâàåò- ñÿ è äèôðàêöèîííûå ëåïåñòêè íàáëþäàþòñÿ ïðè ìåíüøèõ óãëàõ è îòíîøåíèÿõ 0 .cλ λ Â êîíüêîâîé àíòåííå äèôðàêöèîííûå ëåïåñ- òêè ïîäàâëÿþòñÿ çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ðàññòî- ÿíèÿ ìåæäó èçëó÷àòåëÿìè ïðè óâåëè÷åíèè óãëà δ. Îäíàêî ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî øèðèíà ãëàâíîãî ëåïåñòêà ÄÍ â ýòîì ñëó÷àå óâåëè÷èâàåòñÿ. Í. Í. Ãîðîáåö, Þ. Í. Ãîðîáåö, Â. Ì. Äàõîâ 420 Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4 Ðèñ. 3. Äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè óãîëêîâûõ àíòåííûõ ðåøåòîê 0 30 60 -30 -20 -10 0 o oo o o o Θ, o F/Fmax , äÁ F/Fmax , äÁ F/Fmax , äÁ F/Fmax , äÁ F/Fmax , äÁ F/Fmax , äÁ 0 30 60 -30 -20 -10 0 Θ, o 0 30 60 -30 -20 -10 0 Θ, o 0 30 60 -30 -20 -10 0 Θ, o 0 30 60 -30 -20 -10 0 Θ, o 0 30 60 -30 -20 -10 0 Θ, o δ= -10 δ= 10δ= -15 δ= 15 δ= -5 δ= 5δ= 0 δ= 0 Óãîëêîâûå àíòåííûå ðåøåòêè áåãóùåé âîëíû ñ öåíòðàëüíûì âîçáóæäåíèåì 421 Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4 Ôàçîâûå ÄÍ óãîëêîâûõ àíòåííûõ ðåøåòîê â ïðåäåëàõ ãëàâíîãî ëåïåñòêà ÄÍ äî óðîâíÿ �15 ÷ �20 äÁ ïðàêòè÷åñêè ïîñòîÿííû è ñëàáî çàâèñÿò îò óãëà δ. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî òàêèå àíòåííûå ðåøåòêè ìîæíî ñ óñïåõîì èñïîëü- çîâàòü â êà÷åñòâå îáëó÷àòåëåé îñòðîíàïðàâëåí- íûõ çåðêàëüíûõ àíòåíí. Èç ïðîâåäåííîãî êîìïüþòåðíîãî àíàëèçà ÄÍ èññëåäóåìîé óãîëêîâîé âîëíîâîäíî-ùåëå- âîé ðåøåòêè ñëåäóåò, ÷òî åå ÊÍÄ D ïðè îäíîì è òîì æå ÷èñëå èçëó÷àòåëåé çàâèñèò îò óãëà ìåæäó ïîäðåøåòêàìè. Ïðèâåäåííûå íà ðèñ. 4, à çàâèñèìîñòè D îò ,δ ðàññ÷èòàííûå äëÿ ÷èñëà èçëó÷àòåëåé 2 10, 20, 40, 80N = ïðè 0 0.7, 0.8, 0.9cλ λ = è ïîñòîÿííîì àìïëèòóä- íîì ðàñïðåäåëåíèè èñòî÷íèêîâ ïîëÿ, ïîä- òâåðæäàþò ýòî ïðåäïîëîæåíèå. Âèäíî, ÷òî â êîðîòêîâîëíîâîé ÷àñòè ðàáî÷åãî äèàïàçîíà ÷àñòîò âîëíîâîäà ìàêñèìóì ÊÍÄ îáåñïå÷è- âàåòñÿ æåëîáêîâîé àíòåííîé, ïðè÷åì ïðè 0 0.7cλ λ = îïòèìàëüíûé óãîë opt 10 ,δ = ° ïðè 0 0.8cλ λ = óãîë opt 5 .δ = ° Â äëèííîâîëíîâîé ÷àñòè äèàïàçîíà âîëíîâîäà ìàêñèìóì ÊÍÄ îáåñïå÷èâàåòñÿ êîíüêîâîé àíòåííîé (ïðè 0 0.9cλ λ = óãîë opt 5δ = − ° ). Îïòèìàëüíûå çíà÷åíèÿ óãëà ìåæäó ïîäðåøåòêàìè íå çàâè- ñÿò îò ÷èñëà èçëó÷àòåëåé. Íà ðèñ. 4, á ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè øè- ðèíû ãëàâíîãî ëåïåñòêà ÄÍ ïî ïîëîâèííîé ìîùíîñòè óãîëêîâîé âîëíîâîäíî-ùåëåâîé àí- òåííû îò óãëà δ. Àíàëèç ýòèõ äàííûõ ïîêà- çàë, ÷òî çàâèñèìîñòü óãëîâîãî ðàçðåøåíèÿ àí- òåííû îò åå ýëåêòðè÷åñêîé äëèíû 2L/λ õîðî- øî îïèñûâàåòñÿ âûðàæåíèåì, ïîëó÷åííûì äëÿ ëèíåéíîé àíòåííû: ( )2 51 2 ,L∆Θ° = λ ãäå ( )1 1L N d= ∆ + − ( 1∆ � ðàññòîÿíèå îò íà- ÷àëà êîîðäèíàò äî ïåðâîé ùåëè; d � ðàññòîÿ- íèå ìåæäó ùåëÿìè, êîòîðîå äëÿ çàäàííîãî çíà- ÷åíèÿ óãëà δ íàõîäèòñÿ èç ñîîòíîøåíèÿ (3)). Èç ðèñ. 4, á âèäíî, ÷òî øèðèíà ãëàâíîãî ëå- ïåñòêà òåì ìåíüøå, ÷åì áîëüøå îòíîøåíèå ðàáî÷åé äëèíû âîëíû ê êðèòè÷åñêîé äëèíå âîëíû âîëíîâîäà. Çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà íàïðàâëåííî- ãî äåéñòâèÿ è øèðèíû ãëàâíîãî ëåïåñòêà ÄÍ óãîëêîâûõ àíòåííûõ ðåøåòîê îò ÷èñëà èçëó- ÷àòåëåé îïðåäåëÿþòñÿ îòíîøåíèåì 0 cλ λ è ïðè constδ = êà÷åñòâåííî òàêèå æå, êàê è äëÿ ëèíåéíîé àíòåííû ñ öåíòðàëüíûì âîç- áóæäåíèåì [3]. Ðàññìîòðèì áîëåå ïîäðîáíî âëèÿíèå óãëà ìåæäó ïîäðåøåòêàìè íà ÊÍÄ è ïàðöèàëüíûé êîýôôèöèåíò ðàññåÿíèÿ 3β óãîëêîâîé âîëíî- âîäíî-ùåëåâîé àíòåííû, à òàêæå íà êîýôôè- öèåíòû êà÷åñòâà: 1Q � îòíîøåíèå ÊÍÄ ê ïàð- öèàëüíîìó êîýôôèöèåíòó ðàññåÿíèÿ è 2Q � îòíîøåíèå ÊÍÄ ê ïðîèçâåäåíèþ ïàðöèàëü- íîãî êîýôôèöèåíòà ðàññåÿíèÿ íà øèðèíó Ðèñ. 4. Êîýôôèöèåíò íàïðàâëåííîãî äåéñòâèÿ D (à) è øèðèíà ãëàâíîãî ëåïåñòêà 2∆Θ (á) óãîëêîâûõ àíòåííûõ ðåøåòîê ïðè λ0/λc = 0.7 (�¨�), λ0/λc = 0.8 (�∆�), λ0/λc = 0.9 (�∇�) Í. Í. Ãîðîáåö, Þ. Í. Ãîðîáåö, Â. Ì. Äàõîâ 422 Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4 ãëàâíîãî ëåïåñòêà. Äëÿ óäîáñòâà àíàëèçà è íàãëÿäíîñòè âñå ýòè ïàðàìåòðû ðàññ÷èòûâà- ëèñü ïî îòíîøåíèþ ê èõ çíà÷åíèÿì äëÿ ëè- íåéíîé àíòåííû ( 3,0,β 1,0Q è 2,0Q ). Ðåçóëü- òàòû ðàñ÷åòîâ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 5, à-ã. Êàæäàÿ ñåðèÿ êðèâûõ äëÿ êîíêðåòíîãî îò- íîøåíèÿ 0 cλ λ ñîäåðæèò çàâèñèìîñòè äëÿ àíòåííûõ ðåøåòîê ñ ÷èñëîì èçëó÷àòåëåé 2N = 10, 20, 40, 80. Èç ðèñ. 5 âèäíî, ÷òî çà ñ÷åò ðàñïîëîæåíèÿ ùåëåâûõ ïîäðåøåòîê ïîä îïòèìàëüíûì óãëîì ìîæíî ïîâûñèòü ÊÍÄ íà 20 % â æåëîáêîâîé àíòåííå è íà 10 % â êîíüêîâîé. Êîýôôèöèåíò ðàññåÿíèÿ ìåíüøå â êîíüêîâîé, ïðè÷åì ñ ðîñòîì 0 cλ λ ýòî ðàç- ëè÷èå óâåëè÷èâàåòñÿ. Êîýôôèöèåíòû êà÷å- ñòâà òàêæå âûøå äëÿ êîíüêîâûõ àíòåíí. Òàêèì îáðàçîì, óãîëêîâûå àíòåííûå ðå- øåòêè ïðè îïòèìàëüíûõ óãëàõ ìåæäó ïîäðå- øåòêàìè îáåñïå÷èâàþò ëó÷øèå õàðàêòåðèñ- òèêè íàïðàâëåííîñòè ïî ñðàâíåíèþ ñ ëèíåé- íûìè ðåøåòêàìè. Ðèñ. 5. Îòíîñèòåëüíûå çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà íàïðàâëåííîãî äåéñòâèÿ D/D0, ïàðöèàëüíîãî êîýô- ôèöèåíòà ðàññåÿíèÿ β3/β3,0, ïîêàçàòåëåé êà÷åñòâà Q1/Q0,1 è Q2/Q2,0 ïðè λ0/λc = 0.7 (�¨�), λ0/λc = 0.8( �∆�), λ0/λc = 0.9 (�∇�) Óãîëêîâûå àíòåííûå ðåøåòêè áåãóùåé âîëíû ñ öåíòðàëüíûì âîçáóæäåíèåì 423 Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2000, ò. 5, ¹4 Ëèòåðàòóðà 1. Ïðîáëåìû àíòåííîé òåõíèêè. Ïîä ðåä. Ë. Ä. Áàõ- ðàõà, Ä. È. Âîñêðåñåíñêîãî. Ìîñêâà, Ðàäèî è ñâÿçü, 1989, 368 ñ. 2. Àíòåííû è óñòðîéñòâà ÑÂ× (Ïðîåêòèðîâàíèå ôàçèðîâàííûõ àíòåííûõ ðåøåòîê). Ïîä ðåä. Ä. È. Âîñêðåñåíñêîãî. Ìîñêâà, Ðàäèî è ñâÿçü, 1981, 432 ñ. 3. Í. Í. Ãîðîáåö, Þ. Í. Ãîðîáåö, Â. Ì. Äàõîâ. Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ. 1998, 3, ¹1, ñ. 87-91. 4. Í. Í. Ãîðîáåö, Þ. Í. Ãîðîáåö, Â. Ì. Äàõîâ. Ìåæ- äóíàðîäíàÿ Êðûìñêàÿ êîíôåðåíöèÿ �ÑÂ×- òåõíèêà è òåëåêîììóíèêàöèîííûå òåõíîëîãèè�. Ñåâàñòîïîëü, Óêðàèíà, 14-17 ñåíòÿáðÿ 1998 ã., 2, ñ. 476-478. Angle Antenna Arrays of Travelling Wave with Central Excitation N. N. Gorobets, Yu. N. Gorobets, V. M. Dakhov The travelling wave antenna arrays with the central excitation and nonparallel arrangement of linear subarrays (angle arrays) are investigated. Under the appropriate choice of distance between radiators the main maximum of the pattern is ori- ented in the direction of bisector of the angle be- tween subarrays and its orientation is kept in wide frequency range. On an example of waveguide- slot array the influence of the angle between sub- arrays on the pattern, directivity coefficient, main lobe width, scattering coefficient, and other relat- ed antenna�s parameters is examined.

Уголковые антенные решетки бегущей волны с центральным возбуждением

Репозитарії

Схожі ресурси