4.2. Влияние неравномерного амплитудного распределения поля на диаграмму направленности излучающей поверхности

Как показал анализ направленных свойств плоского прямоугольного раскрыва, наиболее узкая ДН обеспечивается при равноамплитудном синфазном возбуждении. Однако УБЛ ДН при этом оказывается высоким (−13,2 дБ), что во многих практических применениях антенн недопустимо, например, с учетом требований к электромагнитной совместимости радиосистем. В теории антенн показано, что для снижения УБЛ можно использовать не равномерное, а симметричное относительно центра раскрыва и спадающее к его краям амплитудное распределение возбуждающего поля, подобно тому, как это реализуется в АР. При этом, однако, происходит расширение ДН.

Рассмотрим синфазно возбужденный плоский раскрыв с разделяющимся по поперечным координатам x и y амплитудным распределением (что часто имеет место на практике) . В этом случае множитель системы представляется в виде двух сомножителей, каждый из которых зависит от вида функций и . При этом в каждой из главных плоскостей множитель системы полностью зависит только от размера раскрыва и амплитудного распределения в данной плоскости, которое, вообще говоря, может быть любым. Допустим, что , =1, тогда множитель системы принимает вид [11]

. (4.7)

Расчеты по (4.7) показывают, что в плоскости Н (xoz) ширина ДН увеличивается и определяется выражением , а уровень первого бокового лепестка снижается до значения ξ₁≈0,066 (−23 дБ). В то же время в плоскости Е (yoz) параметры ДН не изменяются. Расширение ДН объясняется тем, что в соответствии с амплитудным распределением по мере удаления от центра излучающего раскрыва в направлении оси х возбуждение элементарных площадок (элементов Гюйгенса) становится слабее. Очевидно, что слабые поля, создаваемые близкими к краю поверхности площадками, почти не влияют на величину результирующего поля антенны. Следовательно, уменьшение амплитуды возбуждающего поля к краям антенны эквивалентно уменьшению соответст­вующего размера антенны с равномерным распределением амплитуды возбуждающего поля. В [2—5, 11] приведены таблицы нескольких различных амплитудных распределений для прямоугольного и круглого раскрывов и соответствующие им значения параметров ДН и коэффициента использования поверхности. В частности, для расчета множителя системы прямоугольного раскрыва в главных плоскостях можно использовать данные таблицы из раздела 3 или материалы, приведенные в [2—5].

Обобщение результатов, приведенных в ряде работ [2—5] для прямоугольной и круглой излучающих поверхностей, позволяет сделать следующие важные выводы.

При синфазном возбуждении поверхностей максимальное излучение направлено по нормали к ним, независимо от характера амплитудного распределения возбуждающего поля.

Для излучающих плоских раскрывов больших по сравнению с длиной волны размеров ширина их ДН прямо пропорциональна отношению длины волны излучения к размеру раскрыва в плоскости, в которой анализируется ДН.

Уменьшение амплитуды возбуждающего поля к краям излучающего раскрыва приводит к снижению УБЛ и расширению ДН в соответствующей плоскости; одновременно снижается коэффициент использования поверхности раскрыва и его КНД.