3. Антенные решетки с неравномерным амплитудным распределе­нием. Понятие об оптимальных дн.

До сих пор рассматривались АР с равномерным распределением амплитуды тока излучателей. Однако на практике они находят малое применение, т.к. соз-дают ДН с сравнительно высоким уровнем боковых лепестков (η_бл = 21 %). Поэтому для практики представляет большой интерес выбор рационального вида амплитудного распределения тока вдоль антенной решетки. С этой целью приме-ня­ют спадающие к краям, симметричные относительно центра, виды амплитуд­ных распределений, как это показано на рисунке:

Следует заметить, что множитель такой АР определяется по бо­лее общему выражению, рассмотренному нами вначале предыдущей лек­ции. Анализ показы-ва­ет, что чем сильнее спадает к краям антенной системы амплитуда тока, тем глав­ный лепесток шире, но уровень бо­ковых лепестков меньше. В специальной ли­тературе приведены виды амплитудных распределений и выражения для мно­жителей антенных ре­шеток с этими видами амплитудных распределений, а также формулы для расчета ширины множителей и уровня боковых лепестков.

Иногда требуется применение оптимальных амплитудных распре­делений, при которых:

уровень боковых лепестков является минимальным для заданной ширины ДН;

ширина ДН является минимальной для заданного уровня боковых лепест-ков.

В теории антенн показано, что при таком амплитудном распре­делении мно-житель АР должен быть представлен в виде полинома Че­бышева, причем степень по­линома равна числу элементов в линейной АР.

Оптимальность ДН в указанном смысле обеспечивается тем, что полином Чебышева наименее уклоняется от нуля на отрезке, соответствующем действи-тельным углам, т.е. множитель, описывае­мый таким полиномом будет иметь наи-меньший уровень боковых лепес­тков. Расчет амплитудных распределений по из-вест­ной конструкции АР и предъявляемым исходным требованиям приведен в специальной литературе.

4. Влияние геометрических и электрических параметров ар на ширину главного лепестка дн и ее кнд.

При большом количестве излучателей АР (N > 10) ее направленные свойст-ва в основном определяются ее множителем. В этом случае можно полагать, что диаграмма направленности и множитель в облас­ти требуемых значений углов с достаточной степенью точности сов­падают. Тогда для дискретной АР определе-ние ширины ДН сводится к решению трансцендентного уравнения (21):

F_c(θ) = 0,707; из которого при α = 0 получим:

(26)

Таким образом, из (26) видим, что чем большие линей­ные размеры имеет АР (L ≈ Nd), тем уже будет главный лепесток.

При отклонении (сканировании) ДН главный лепесток расширяет­ся. Это объясняется тем, что решетка будет иметь меньший эффек­тивный размер, что показано на рисунке:

При этом, ширину главного лепестка множителя можно определить по фор-му­ле:

(27)

где θ_ск - угол отклонения главного лепестка множителя от оси антенной решетки.

Таким образом, ширина ДН решетки будет определяться главным образом электрическим размером решетки и углом отклонения главно­го лепестка от нор-мали. Выражение (27) имеет важное практическое значение: из него следует, что при отклонении луча от нормали к линии расположения элементов АР из-за рас-ширения ДН уменьшается КНД АР (уменьшается дальность действия радиотех-нической системы в целом, кроме того, в РЛС расширение ДН приводит к ухуд­шению разрешающей способности и точности измерения угловых координат). Поэтому в реальных РТС угол отклонения ДН от нормали не превышает ±45⁰ .