Глава 3

КОММУТАЦИОННЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ И ПЛОСКИЕ

РЕШЕТКИ

3.1. Коммутационный способ сканирования

Управление положением луча остронаправленной антенной решетки осуществляется изменением фазовых соотношений между токами в излучающих элементах. Для этой цели может быть использована система фазо­вращателей, включенных в фидерную систему, возбу­ждающую излучатели.

Основными недостатками электрически управляемых антенн с фазовращателями, обеспечивающими непре­рывное изменение фазы электромагнитных колебаний (ферритовыми, полупроводниковыми, сегнетоэлектрическими и т. д.), являются нестабильность (особенно тем­пературная) и неидентичность отражений от фазовра­щателей, сложность управляющих схем и высокие требования к стабильности источников питания фазо­вращателей. Эти недостатки имеются и в системах ди­скретного управления, когда на характеристике фазо­вращателей с непрерывным изменением фазы исполь­зуется ряд отдельных рабочих точек.

Указанные недостатки в значительной мере устра­няются при коммутационном методе управления диа­граммой направленности, предложенном проф. Л. Н. Де­рюгиным в 1960 г. [ЛО 10]. Сущность коммутационного метода состоит в отказе от проходных фазовращателей с непрерывным изменением фазы и использовании ком­мутаторов и коммутационных фазовращателей, на вы­ходе которых фаза электромагнитных колебаний прини­мает определенные фиксированные значения. Управле­ние лучом антенны сводится в этом случае к простей­шим операциям включения и выключения излучателей или ветвей фидерной системы.

Стабильность коммутационных антенн определяется тем, что управляющие фазой элементы (полупроводни ки, ферриты ,сегнетоэлектрики) работают в режиме, при котором используются только две крайние области их характеристик.

Кроме того, коммутационные антенны могут иметь более простое управляющее устройство, чем обычная антенна с параллельной схемой включения непрерыв­ных фазовращателей. Последнее связано с тем, что положение луча в пространстве определяется не вели­чиной управляющего напряжения, разной для различ­ных фазовращателей антенны, а лишь наличием его на тех или иных коммутаторах.

Однако коммутационные антенны имеют и ряд недостатков, важнейшим из кото­рых является наличие фразо­вых ошибок, определяемых тем, что фазы возбуждения излучателей меняются скачком и могут принимать только определенные значения. Это влечет за собой снижение к. н. д. антенны, увеличение уровня бокового излучения и скачкообразное перемещение луча.

Среди различных способов построения коммутацион­ных антенн можно выделить два наиболее характерных.

При первом способе каждый излучатель имеет определенный набор фаз, из которого производится выбор нужной фазы путем переключения коммутационного фазовращателя.

При втором способе на каждом участке антенны длиной в /2 размещаемся несколько излучателей, пи­таемых с различными фазами, и осуществляется их вы­борочное включение. Далее будут изложены некоторые аспекты расчета коммутационных антенн первого типа, поскольку реализация антенн с коммутируемыми излу­чателями встречает серьезные трудности, связанные с необходимостью размещения на малом участке антен­ны большого числа излучающих элементов и созданием значительного замедления фазовой скорости электро­магнитных' волн в фидере, возбуждающем излучатели.

Во всякой коммутационной антенне можно выделить три основные части (рис. 3.1): излучающую систему 1, систему фазовращателей 2 и распределитель 3.

Поступающая от генератора электромагнитная энергия де­лится в распределителе на части, относительная величи­на которых зависит от требуемого амплитудного распределения. Каждая из этих частей поступает в фазо­вращатель и соответствующий излучатель решетки.