17. В равномерной, или эквидистантной, линейной антенной решетке одинаковые

излучатели располагаются с постоянным шагом d в точках zn = (n – 1)d, где n - номер

излучателя (рис.2.64), и возбуждаются токами равной амплитуды с линейно-нарастающим

вдоль решетки фазовым сдвигом I n I 0 exp[j(n 1)Ф] , где Ф - разность фаз между

любыми соседними излучателями.

При проектировании антенных решеток со сканированием луча в заданном секторе углов остро встает вопрос выбора межэлементного расстояния с целью избежания появления дифракционных максимумов, либо подавления их до заданного уровня боковых лепестков. Известно две формулы для расчета межэлементного расстояния, которые условно можно назвать "жесткой" и "мягкой". Жесткая формула имеет вид:

(7.4)

где θ₀ - предельный угол сектора сканирования. Эта формула предполагает, что для выбранного межэлементного расстояния побочный (дифракционный) максимум вообще не появляется в "видимой" области.

Однако в случае применения направленных излучателей, что обычно имеет место на практике, эта формула трансформируется в следующую (мягкую):

(7.5)

где θ_д - угловое направление дифракционного максимума. Применение этой формулы является следствием теоремы перемножения в теории антенн, в соответствии с которой полная ДН решетки является произведением ДН одного элемента на множитель направленности решетки. Вследствие этого становится справедливым следующее утверждение: если один элемент имеет незначительное излучение в направлении побочного максимума решетки, то последний будет подавленным.

19. Коренным отличием активных фазированных антенных решеток (АФАР) от ФАР является наличие распределенных по раскрыву решетки сравнительно маломощных усилителей мощности (УМ) на передачу и малошумящих усилителей (МШУ) на прием, работающих каждый на свой излучатель или группу излучателей. Таким образом, введение такой структуры позволило в значительной степени снизить требования к уровню потерь элементов фидерного тракта. Передающие АФАР. Основной характеристикой передающих АФАР является их энергетический потенциал [4]

где p₀ – мощность, излучаемая в каждом канале; N – количество элементов; g – минимальное усиление излучателя в заданном секторе сканирования. Величина g может быть определена из следующего соотношения:

где S₀ - площадь, занимаемая излучателем; λ - рабочая длина волны; σ - коэффициент использования площади для данного типа решетки; A - коэффициент, обусловливающий падение усиления элемента в заданном секторе сканирования (обычно принимается равным 0,5).

Простейшая схема передающей АФАР с параллельной одноэтажной схемой питания представлена на рис.8.1. В соответствии с этой схемой, суммарные потери в фидерном тракте АФАР могут быть рассчитаны по следующей формуле

где L_ФВ - потери в фазовращателе; l - длина кабеля; L_каб - удельные потери используемого кабеля на рабочей частоте; n - количество этажей делителя мощности; L_дел0 - удельные омические потери делителя мощности на этаж; 3n - потери на этаж бинарного делителя мощности.

Условие перехода к двухэтажной схеме возбуждения может быть записано следующим образом:

(8.4)

где K_p – коэффициент усиления выходного УМ передающей АФАР.

Приемные АФАР. Энергетический потенциал приемных АФАР определяется соотношением

(8.5)

где S_эфф - эффективная площадь антенны; T_эфф - шумовая температура АФАР (в градусах Кельвина), приведенная к раскрыву решетки. Эффективная площадь АФАР связана с ее геометрической площадью соотношением

,

где σ - коэффициент использования площади для данного типа решетки; A - коэффициент, обусловливающий падение усиления элемента в заданном секторе сканирования (обычно принимается равным 0,5).

Простейшая структурная схема одноэтажной приемной АФАР приведена на рис.8.2.

Приближенная инженерная формула для расчета T_эфф имеет вид:

(8.6)

где

(8.7)

Здесь K_ш1,K_ш2 - коэффициенты шума входного и оконечного МШУ; L₁ - суммарные потери от излучателя до входного МШУ; L₂ - суммарные потери в фидерном тракте от входного до оконечного МШУ; K_p1 - коэффициент усиления входного МШУ; T₀ - абсолютная температура окружающей среды (в расчетах обычно принимается равной ~ 290 К).

При значениях K_p1 ≈ 500 – 1000 можно с достаточной степенью точности считать, что K_шΣ ≈ K_ш1L₁ и T_эфф = 290(K_ш1L₁ – 1) [K].

Общепринятым условием перехода к двухэтажной схеме возбуждения приемной АФАР является тот факт, когда сумма второго и третьего слагаемых в выражении (8.6) составляет более 10 - 15% от величины первого слагаемого.