Исследование фазированной антенной решетки
Цель работы:
. Ознакомление с основными способами движения луча антенны в пространстве.
2. Изучение основных типов и характеристик фазированных антенных решеток (ФАР).
3. Изучение теоретических основ метода управления положением диаграммы направленности (ДН) антенной решетки в пространстве посредством изменения фазового распределения питания излучателей.
4. Рассчитать теоретическую диаграмму направленности (ДН)
рупорного облучателя решетки в Н-плоскости, произвести аппроксимацию амплитудного распределения электрического поля в раскрыве решетки и рассчитать ее диаграмму направленности в этой
плоскости.
5. Исследовать экспериментально диаграмму направленности
ФАР в Н-плоскости при исходном фазовом распределении и сравнить ее с расчетной теоретической ДН.
6. Исследовать ДН решетки в Н-плоскости при дискретном изменении фазового распределения.
1. основнЫе ХарактерИстИкИ антеннЫХ решеток
1.1. анализ диаграммы направленности линейной ар
Рассмотрим линейную антенную решетку (АР) из n идентичных
направленных излучателей (например, вибраторов) с функцией
направленности каждого f ( ), расположенных на расстоянии d
друг от друга (рис. ). Решетки с постоянным расстоянием d между
излучателями называются эквидистантными антенными решетками. Суммарное поле излучения АР в дальней зоне определится как
сумма полей Ep от каждого p-го излучателя с учетом начальной амплитуды тока или поля Am, фазы тока р на излучателе, расстояния
rp до точки наблюдения для различных углов наблюдения и фазы
волны за счет пути krp, где k=2/ – волновое число:
Если расстояние между излучателями одинаковое d = const, амплитуда тока постоянна и равна Am, а фаза тока в излучателях изменяется по линейному закону p=(p–), т. е. отличается в каждом
последующем излучателе на величину от предыдущего, то сумму
в выражении () можно свести к сумме геометрической прогрессии
и преобразовать к виду:
здесь r0 – расстояние от центра АР до точки наблюдения в дальней
зоне, а fn() – функция направленности линейной АР из n воображаемых ненаправленных излучателей c прогрессивным питанием
по фазе(множитель решетки) принимает следующий вид:
где текущая угловая координата, отсчитываемая от перпендикуляра к оси линейной АР; k = 2/ волновое число.
Тогда функция направленности линейной АР эквидистантных
направленных излучателей определится как произведение функции направленности одного излучателя на множитель решетки (теорема перемножения):
fл.с( ) = f ( ) ( ).
(3)
Проанализируем выражение (2). Найдем направления максимального излучения АР ненаправленных (изотропных) излучателей из условия, что синус в знаменателе (2) равен нулю. Аргумент
синуса в этом случае должен быть равен m, где m=0,±,±2,… С
учетом