1.3. Особенности расчета фазируемых антенных решеток

Изменение роли антенн СВЧ и их дальнейшее разви­тие привело к разработке новых .и усложнению извест­ных методов расчета основных характеристик. Слож­ность конструирования и расчета антенн возросла в результате увеличения числа (параметров, определяю­щих основные характеристики антенн, а также в резуль­тате стремления оптимизировать характеристики дай более точно их рассчитать.

Проектирование сканирующих антенн с заданными характеристиками ведется из условия их обеспечения в антенне при всех положениях луча. Поэтому расчет направленных, частотных и других свойств решеток приходится проводить для различных положений луча в сек­торе обзора. При этом ширина луча, уровень боковых лепестков, к. н. д. и другие характеристики определяют­ся не только параметрами решетки, но и характеристи­ками устройств, управляющих фазовым распределением (дискретностью изменения фазы в фазовращателе, от­клонением дисперсионных характеристик канализирующих систем от требуемых и др.).

В антенных решетках имеют место сложные явления взаимодействия излучателей, проявляющиеся в измене­нии направленности и выходного сопротивления излуча­теля при включении его в решетку. В результате силь­ного взаимодействия излучателей в решетке могут суще­ственно измениться направленные свойства и энергетические характеристики антенны по сравнению с характеристиками, найденными без учёта взаимодей­ствия. В настоящее время интенсивно разрабатывается теория учета взаимодействия в антенных решетках СВЧ. Известны инженерные методы расчета взаимодействия только для некоторых типов излучателей и их расположения. Учет этого взаимодействия, изменяющегося при управлении фазовым распределением, в значительной степени затрудняет расчет фазированных решеток. СВЧ. Однако в некоторых случаях при инженерном расчете оказывается возможным пренебречь взаимодействием излучателей при определении их направленных свойств или входных сопротивлений.

Нахождение оптимального варианта сканирующей антенны для заданных требований с учетом характери­стик фазовращателей, канализирующих систем и других устройств СВЧ, которыми располагает разработчик, при проектировании значительно увеличивает объем всех проводимых расчетов. Приходится определять характе­ристики нескольких вариантов решеток, имеющих различные схемы построения и элементы.

Опубликованная научная литература по отдельным разделам теории антенных решеток СВЧ и электриче­ского сканирования, предназначенная для специалистов этой отрасли, требует на ее изучение и использование в расчетах больших затрат времени, что создает трудности при инженерном проектировании данного типа антенн. Поэтому ниже излагается ряд инженерных ме­тодик расчета сканирующих решеток СВЧ и их элемен­тов, позволяющих облегчить определение основных ха­рактеристик специалистам, знакомым лишь с общим курсом антенных устройств. Это привело к необходимо­сти введения ряда приближений и упрощений, что по­влияло на точность расчета характеристик и ограничило пределы их, применимости.

Для рассматриваемых антенн известны различные методы расчета, отличающиеся точностью получаемых результатов и степенью сложности расчетов. Характеристики антенн, найденные из приводимых ниже инже­нерных методик, могут быть уточнены с помощью более строгих методов расчета, известных в литературе, ссыл­ки на которую делаются в соответствующих разделах.

Проектирование фазируемых решеток связано с ре­шением ряда внешних и внутренних, электродинамиче­ских, задач теории антенн. Решения этих задач имеют между собой тесную связь. При использовании прибли­женных методов анализа возможно независимое, рас­смотрение внешних и внутренних задач антенн СВЧ. Ре­шение этих задач, а также учет их взаимосвязи позво­ляет производить расчет характеристик антенн и поиск оптимального варианта антенны, наиболее соответствую­щего поставленным требованиям. Такой подход позволил изложить ниже ряд независимых методик инженер­ного расчета антенн с электрическим сканированием, решеток излучателей и их элементов.

В двух последующих главах приведены методы рас­чета антенн с частотным и коммутационным способами сканирования. В четвертой и пятой главах даются ме­тоды расчета решеток с оптимальной диаграммой на­правленности и волноводно-щелевых решеток. В после­дующих главах изложены методы расчета различных типов излучателей, которые могут быть использованы в качестве элементов решеток или самостоятельных ан­тенн, а также расчет моноимпульсного облучателя, опти­чески возбуждающего решетку, линзу или зеркало.

Литература

1. «Сканирующие антенные системы СВЧ», т. I, II и III. Пер. с англ., под ред. Маркова ;Г. Т. и Чаплина А. Ф. Изд-во «Советское радио», 1966, .1969, 1971.

2. В е н д и к О. Г. Антенны с немеханическим движением луча. Изд-во «Советское радио», 1965.

3. «Антенные решетки. Методы расчета и проектирование». Обзор зарубежных работ под: общей редакцией Бененсона Л. С. Изд-во «Советское радио», 1966.

4. "Антенные решетки с электрическим сканированием". «Труды института инженеров по электронике и радиотехнике», тематический выпуск. Пер. .с .англ. под ред. Абрамова И. Б. и Бененсона Л. С. Изд-во «Мир», 1968, т. 56, № 11

5. Р у д о л ь ф К ю н. Микроволновые антенны.. Пер. с англ., под ред. Долуханова М. П. Изд-во «Судостроение», 1967.

6. Альтман Д. Л. Устройства сверхвысоких частот. Изд-во «Мир», 1968.