Антенные решетки

| Категория реферата: Рефераты по радиоэлектронике
| Теги реферата: bestreferat ru, инновационный реферат
| Добавил(а) на сайт: Молчанов.

[pic] (20.11)

Величина fd(/df характеризует дисперсию в волноводе. Следовательно, углочастотная чувствительность растет с увеличением замедления и дисперсии и, кроме того, зависит от направления главного лепестка.

Расчеты показывают, что при использовании прямолинейного отрезка прямоугольного волновода максимальный сектор сканирования лепестка при отсутствии лепестков высших порядков находится в пределах углов от -90 до
+14°. При этом средняя углочастотная чувствительность составляет лишь 1°,
61 на 1% изменения частоты.

Для того чтобы можно было осуществлять сканирование в пределах большого сектора и при этом мало менять частоту генератора, нужно использовать антенны с большим замедлением. Это достигают, увеличивая отношение l/d
(например, применяя змейковые волноводы или спиральные волноводы) либо уменьшая ( (помещая внутрь волновода замедляющую, например, ребристую структуру).

Анализ показывает, что при увеличении ( падает к. п. д. антенны из-за роста потерь в линии питания АР. Это ограничивает длину антенны, а следовательно, и минимально достижимую ширину главного лепестка.

Многолучевые антенные решетки

Принцип действия многолучевой антенны можно пояснить с помощью рис.
20.8. На нем изображена АР, состоящая из N излучателей. Сигнал от генератора подается на любой из М входов и распределяется между излучателями с помощью пассивного многополюсника. Он представляет собой схему, обеспечивающую линейное изменение фазы вдоль АР, причем величина сдвига фаз ( между соседними излучателями, а следовательно, и ориентация главного лепестка определяются номером входа, на который поступает сигнал.

Таким образом, диаграмма направленности антенны зависит от типа схемы, получившей поэтому наименование диаграммоообразующей или матричной схемы.
Предложено много разновидностей таких схем [38]. Рассмотрим две из них.

На рис. 20.9, а изображена антенна последовательного питания в которой линии передачи, подсоединенные ко входам антенны, и линии передачи, присоединенные к излучателям, связаны в местах пересечения с помощью направленных ответвителей. Направления ответвления энергии показаны стрелками.

К каждому излучателю по сравнению с предыдущим излучателем сигнал проходит дополнительный путь, равный

[pic] (20.12) где ( — угол между линией передачи и осью антенной решетки (рис.20.9).

Тогда согласно формуле (20.10) ориентация главного лепестка может быть определена с помощью выражения

[pic] (20.13)

Следовательно, каждому значению ( (каждому входу антенны) соответствует свой главный лепесток (рис. 20.9, б). Переключая (механически или электрически) входы антенны, можно осуществить скачкообразное сканирование луча. При подаче питания одновременно на несколько входов можно сформировать веер лучей.

На рис. 20.10, а изображен вариант антенны параллельного питания.
Диаграммообразующая схема содержит отрезки волновода, длина которых от входа к выходу одинакова, два постоянных фазовращателя и четыре делителя мощности, у каждого из которых на двух выходах сигналы одинаковы по величине, но сдвинуты по фазе на (/2.

В качестве таких делителей мощности могут быть использованы щелевые мосты. Можно считать, что при прохождении сигнала через делитель в прямом направлении фаза не меняется, а в диагональном направлении она отстает на
(/2.

При подаче сигнала на любой вход антенны распределение фаз на АР является линейным, но сдвиг фаз ( между соседними излучателями зависит от номера входа. Например, при подаче сигнала на вход 1 распределение фаз на
АР соответствует рис. 20.10, а, т. е. сдвиг фаз (=(/4. Если d=(/2, то лепесток (нулевого порядка) согласно формулам (20.1) и (13.9) отклонен от нормали к антенне на угол (гл=arcsin 0,25 (рис. 20.10, б). При подаче сигнала на вход 4, симметричный входу 7, луч отклонится на угол (гл=-arcsin
0,25.

Нетрудно показать, что при подаче сигнала на входы 2 или 3 сдвиг фаз между соседними излучателями составляет соответственно (3(/4, а лепесток отклонен от нормали на угол (гл=(arcsin 0,75.

При возрастании числа излучателей резко растет необходимое число делителей и фазовращателей, что является недостатком многолучевых антенн такого типа.

Антенные решетки с обработкой сигнала

1. Методы обработки сигнала. Во всех рассмотренных выше типах АР сигналы, принятые отдельными излучателями, складывались на выходе антенны
(рассматривается режим приема). Это простейший вид обработки сигналов. АР с такой обработкой сигналов называются аддитивными. Предложен ряд других методов обработки сигналов» в результате чего удается создать антенны, имеющие известные преимущества в сравнении с аддитивными антеннами.

Из этих антенн рассмотрим корреляционные, самофокусирующиеся ретрансляционные антенны и антенны с логическим синтезом.

2. Корреляционные (мультипликативные) антенны. Рассмотрим простейшую
АР, состоящую из двух ненаправленных излучателей (см. рис. 20.11). Пусть на решетку под углом ( падает плоская волна. Напряжения на выходе излучателей можно записать в виде

[pic]
(20.14)

[pic] (20.15) где