Расчет амплитудного распределения возбуждения в линейных антенных решетках

В антенных решетках с большим числом элементов питание излучателей осуществляется с помощью питающей линии по последовательной схеме (рис. 10.15).

Рис.10.15

При этом основной питающий фидер может подключаться как к концу питающей линии, так и к ее середине. В любом случае связь излучателей с питающей линией должна быть такой, чтобы получить требуемый закон распределения амплитуды питания излучателей решетки. При этом, чем больше излучателей тем слабее их связь с линией питания и стало быть меньше отражения в питающем фидере. Поэтому можно считать, что питающая линия работает в режиме бегущей волны. В этом режиме мощность поступающая в отдельный излучатель будет определяться коэффициентом связи:

(10.26)

здесь: Р_i – мощность излучаемая i-м излучателем, Р_пр – мощность, проходящая дальше по линии.

Для того, чтобы отраженные волны, от входов всех излучателей взаимно компенсировались, элементы решетки должны питаться хотя бы с небольшим сдвигом фазы. На конце питающей линии устанавливается согласованная нагрузка, которая поглощает примерно (5 ÷ 10)% мощности подводимой к антенне. Поэтому КПД антенны можно определить следующим образом:

здесь: Р_нагр – мощность поглощаемая в нагрузке питающей линии; Р_∑ - мощность излучаемая антенной. Сумма излучаемой мощности и мощности в нагрузке определяет мощность подводимую к антенне, при этом тепловые потери в самой антенне не учитываются.

Мощность излучаемая антенной:

(10.27)

Обычно задаются не абсолютным значением мощностей в излучателях, а амплитудным распределением вдоль антенны I(х), рис.10.16.

Рис.10.16

При возведении этой функции в квадрат получается распределение пропорциональное мощности. Если расстояние между излучателями равно d то мощность, излучаемая любым излучателем, будет пропорциональна:

(10.28)

Введем относительную излучаемую мощность:

и с учетом выражения (10.28) можно записать:

(10.29)

Тогда для всей антенны относительная мощность будет определяться так:

(10.30)

Коэффициент пропорциональности А можно найти исходя из энергетического баланса антенны.

отсюда

а - есть ни что иное как к.п.д. антенны.

Следовательно:

и подставляя это значение в выражение (10.30) найдем коэффициент А и тогда получим:

(10.31)

Таким образом, относительная мощность каждого излучателя ΔР_i может быть найдена по известному закону амплитудного распределения и к.п.д. антенны. Последний, как правило, изменяется в пределах (90 ÷ 95)%.

Для обеспечения требуемой мощности в излучателях необходимо обеспечить соответствующую величину связи последних с питающей линией. Для этого необходимо определить значение коэффициентов связи [k_i] через относительную мощность ΔР_i в излучателях.

или в общем виде:

(10.32)

Зная коэффициенты связи и выбрав вариант исполнения антенны, можно определить конструктивные размеры элементов связи. Ниже приведена программа синтеза антенной решетки по заданному уровню боковых лепестков.