Исследование диаграмм направленности и коэффициента направленного действия апертурных антенн СВЧ диапазона. Струков И.Ф - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

6
имеет постоянную амплитуду
0
E
и линейно изменяющуюся фазу по раскрыву.
Такие излучатели служат в качестве эталонов, по которым сравниваются другие
антенны . Так, для прямоугольной площадки
21
DDS
=
с синфазным и
равноамплитудным полем по раскрыву
0
EE
S
=
&
согласно (4) можно записать
()[]
.
cossin
2
cossin
2
sin
cossin
2
cossin
2
sin
sincossinexp
2
2
1
1
0
2
2
2
2
0
1
1
2
2
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕϕ
Θ
Θ
⋅
Θ
Θ
=
=+Θ−=
∫∫
−−
kD
kD
kD
kD
ASE
dxdyyxjkEAE
D
D
D
D
&
(6)
Зависимость амплитуды поля от угловых координат, определяемая при
const
=
R
,
называется диаграммой направленности (ДН) по напряженности поля –
=
Θ
)
,
(
ϕ
),(),,(
ϕ
ϕ
Θ
Θ
mm
HE . Нормированная ДН вводится следующим образом
),(
),(
),(
ϕ
ϕ
ϕ
Θ
Θ
=Θ
m
f
f
F . (7)
Часто вводится понятие ДН по мощности – зависимость мощности излучения
антенны от угловых координат, определяемая как квадрат выражения (7).
Интервал углов, в котором значение
707
.
0
)
,
(
≥
Θ
ϕ
F
определяет ширину
ДН на уровне половинной мощности . Иногда вводят понятие ширины главного
лепестка ДН на нулевом уровне .
Важным параметром ДН является число и величина боковых лепестков,
характеризующие величину мощности излучения антенны вне главного лепестка .
Из (6) можно получить ДН синфазного равноамплитудного излучателя с
прямоугольным раскрывом
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
cossin
2
cossin
2
sin
cossin
2
cossin
2
sin
2
cos),(
2
2
1
1
2
Θ
Θ
⋅
Θ
Θ
⋅
Θ
=Θ
kD
kD
kD
kD
F
. (8)
Если размеры раскрыва
λ
>>
21
, DD
, то ДН элемента волнового фронта
(
)
2cos)(
2
1
Θ=ΘF более широкая в сравнении с другими сомножителями (8) и ее
можно считать постоянной в пределах основного и нескольких боковых лепестков
ДН излучателя . В этом случае сечение ДН в 2-х ортогональных плоскостях
)
0
(
°
=
ϕ
и
)
90
(
°
=
ϕ
без учета
)(
1
Θ
F
будет иметь вид (рис. 2)
)sinc(
sin
2
sin
2
sin
,)sinc(
sin
2
sin
2
sin
1
1
2
2
y
kD
kD
Fx
kD
kD
F
HE
≡
Θ
Θ
=≡
Θ
Θ
=
. (9)
Основные параметры эталонной антенны , определяемые из выражения (9)
или рис. 2: 
                                                       6
и м е е т по сто янную а м пли туду E 0 и ли не йно и зм е няю щ ую ся фа зу по р а скр ы ву.
Та ки е и злуча те ли служа т в ка че стве эта ло но в, по ко то р ы м ср а вни ва ю тся др уг и е
а нте нны . Та к, для пр ям о уг о льно й пло щ а дки S = D1 D2 с си нфа зны м и
р а вно а м пли тудны м по ле м по р а скр ы ву E& = E со г ла сно (4) м о жно за пи са ть
                                                       S      0
                                D1 2 D 2 2
                       E& = A     ∫      ∫ E0 exp[− jk sin Θ( x cos ϕ + y sin ϕ )]dxdy =
                                − D1 2 −D 2 2

                                             kD                          kD                               (6)
                                       sin  1 sin Θ cosϕ  sin  2 sin Θ cos ϕ 
                             = ASE0          2                   ⋅       2                .
                                            kD1                          kD2
                                                  sin Θ cosϕ                    sin Θ cosϕ
                                             2                              2
З а ви си м о сть а м пли туды по ля о туг ло вы х ко о р ди на т, о пр е де ляе м а я пр и R = const ,
на зы ва е тся ди а г р а м м о й на пр а вле нно сти (Д Н ) по на пр яже нно сти по ля –
 f ( Θ , ϕ ) = E m ( Θ, ϕ ), H m ( Θ , ϕ ) . Н о р м и р о ва нна я Д Н вво ди тся сле дую щ и м о б р а зо м
                                                                    f ( Θ, ϕ )
                                                    F (Θ,ϕ ) =                  .                             (7)
                                                                   f m (Θ,ϕ )
        Ч а сто вво ди тся по няти е Д Н по м о щ но сти – за ви си м о сть м о щ но сти и злуче ни я
а нте нны о туг ло вы х ко о р ди на т, о пр е де ляе м а я ка к ква др а твы р а же ни я (7).
          И нте р ва л уг ло в, в ко то р о м зна че ни е F (Θ, ϕ ) ≥ 0.707 о пр е де ляе т ш и р и ну
Д Н на ур о вне по ло ви нно й м о щ но сти . И но г да вво дят по няти е ш и р и ны г ла вно г о
ле пе стка Д Н на нуле во м ур о вне .
          В а жны м па р а м е тр о м Д Н являе тся чи сло и ве ли чи на б о ко вы х ле пе стко в,
х а р а кте р и зую щ и е ве ли чи ну м о щ но сти и злуче ни я а нте нны вне г ла вно г о ле пе стка .
И з (6) м о жно по лучи ть Д Н си нфа зно г о р а вно а м пли тудно г о и злуча те ля с
пр ям о уг о льны м р а скр ы во м
                                                 kD                           kD             
                                           sin  1 sin Θ cos ϕ  sin  2 sin Θ cos ϕ 
                                     Θ           2                   ⋅        2              .
                 F ( Θ, ϕ ) = cos 2 ⋅                                                                         (8)
                                     2         kD1                             kD2
                                                     sin Θ cos ϕ                    sin Θ cos ϕ
                                                 2                                2
Если р а зм е р ы р а скр ы ва D1 , D2 >> λ , то Д Н эле м е нта во лно во г о фр о нта
F1 ( Θ ) = cos 2 (Θ 2 ) б о ле е ш и р о ка я в ср а вне ни и с др уг и м и со м но жи те лям и (8) и е е
м о жно счи та ть по сто янно й в пр е де ла х о сно вно г о и не ско льки х б о ко вы х ле пе стко в
Д Н и злуча те ля. В это м случа е се че ни е Д Н в 2-х о р то г о на льны х пло ско стях
(ϕ = 0°) и (ϕ = 90°) б е з уче та F1 (Θ) б уде ти м е тьви д (р и с. 2)
                           kD                                     kD         
                     sin  2 sin Θ                            sin  1 sin Θ 
                           2                                      2          
               FE =                        ≡ sinc( x ) , FH =                     ≡ sinc( y ) .      (9)
                          kD2                                      kD1
                                sin Θ                                   sin Θ
                            2                                       2
      О сно вны е па р а м е тр ы эта ло нно й а нте нны , о пр е де ляе м ы е и з вы р а же ни я (9)
и ли р и с. 2:

Страницы