3.5. Кнд линейных антенных решеток

КНД линейной АР может быть вычислен по ее известной ДН, в частности, по формуле (2.9). В случае АР достаточно большой длины ДН зависит, главным образом, от множителя системы. В [2] приведена методика расчета КНД в направлении максимального излучения для АР с произвольным амплитудным и линейным фазовым распределениями. Как показывают результаты расчетов КНД по данной методике, в случае равноамплитудной синфазной АР при любом числе излучающих элементов максимальный КНД достигается при шаге решетки d≈0,9λ₀. При увеличении шага решетки КНД снижается из-за возникновения дополнительных направлений максимального излучения (соответственно, дополнительных ГЛ в ДН решетки). В случае длинных решеток с L≈Nd для получения максимального КНД все же лучше выбрать шаг d=0,5λ₀, при котором исключается возрастание УБЛ с ростом их номеров. При таком шаге решетки, как показано в [2], максимальный КНД АР

D₀=N. (3.28)

Для длинных решеток N≈L/d, поэтому

D₀=2L/λ_-0. (3.29)

В режиме осевого излучения при и d=0,25λ₀ КНД так же равен N, но за счет вдвое меньшего шага АР

D=N≈L/d=4L/λ_-0. (3.30)

При дальнейшем увеличении фазового сдвига токов в соседних излучателях АР КНД сначала растет, затем резко падает. В случае длинных АР, работающих в оптимальном режиме [2],

, (3.31)

достигается максимальный КНД [2]

D=1,82N≈1,82L/d=7,2L/λ_-0. (3.32)

Для АБВ оптимальный коэффициент замедления определяется аналогично (3.31) [2]:

. (3.33)

Получим выражения для расчета КНД АР при амплитудных распределениях, спадающих к ее краям. Для синфазной решетки в режиме нормального излучения при d=0,5λ₀ [2]

, (3.34)

тогда с учетом (3.26) можно записать выражение для коэффициента использования ν линейной АР [2]:

, (3.35)

где — амплитуды токов в излучателях.

Так, для косинусоидального амплитудного распределения и синфазного режима для длинных АР ν=0,81.

В целом линейные равноамплитудные АР в режиме нормального излучения имеют наибольший КНД по сравнению с другими вариантами амплитудных распределений. В режиме осевого излучения, напротив, больший КНД имеют АР с неравномерным амплитудным распределением, спадающим к краям решетки. В теории антенн известен эффект сверхнаправленности, который, однако, практически нереализуем из-за очень больших требуемых значенийамплитуд токов в излучателях. Погрешности в реализации заданных фазовых распределений, а именно квадратичные и кубические фазовые ошибки, приводят к снижению КНД АР.