Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 45

Если излучатели изотропны, то    нормированная ДН решетки при отсчете углов от направления перпендикуляра к линии расположения излучателей может быть представлена формулой

Главный максимум диаграммы направленности ориентирован в направлении , для которого суммарный фазовый сдвиг между полями соседних излучателей обращается в нуль, т.е.

С учетом соотношения (2) выражение (I) для ДН может быть представлено в виде 

где  - фиксированный угол, соответствующий направлению главного максимума ДН. 

Последнее соотношение позволяет проанализировать зависимость направленных свойств линейной решетки из n изотропных излучателей от расстояния между соседними излучающими элементами  при любом положении главного максимума диаграммы направленности .

Ограничим вначале наше рассмотрение случаями, когда nd достаточно велико () a dне превышает , т.е. . При этом диаграмма направленности в пределах полуплоскости () характеризуется одним главным лепестком и рядом боковых и при сравнительно малых значениях углов () с достаточной степенью точности (с ошибкой не более 5%) может быть аппроксимирована функцией вида , где

L - длина решетки.

Когда главный максимум перпендикулярен линии расположения излучателей (  поперечное излучение), тогда ширина главного лепестка (антенного луча) на уровне половинной мощностив радианах

Если максимум антенного луча ориентирован вдоль оси решетке (- продольное излучение), то  (1-sin), и ширина ДН в радианах

Сравнение соотношений (4) и (5) свидетельствует о том, что при переходе от поперечного к продольному излучению происходит весьма существенное расширение антенного луча. Наиболее острая ДН имеет место при поперечном излучении (). По мере отклонения главного максимума от направления оси решетки происходит постепенное расширение антенного луча и наиболее широкий луч формируется при продольном излучении (). Увеличение ширины луча при его отклонении от направления перпендикуляра к оси решетки - один из существенных недостатков линейных решеток рассматриваемого типа.

Как и любая антенна, протяженность которой составляет несколько длин волн, линейная решетка наряду с главным лепестком формирует также ряд боковых лепестков той или иной интенсивности. При больших расстояниях между соседними излучателями (d>>) рeшетка будет формировать, наряду с главным, ряд боковых лепестков различной интенсивности. Некоторые из этих лепестков могут оказаться соизмеримыми с главным, что совершенно недопустимо в антенных решетках с движением луча. Если расстояние между соседними излучателями в решетке d, а число излучающих элементов достаточно велико; () то при равноамплитудных токах и линейном законе изменения фазы максимум первого (наиболее интенсивного) бокового лепестка будет составлять не более 21% главного максимума.

Снижения уровня бокового излучения можно добиться применением неравномерного амплитудного распределения, использованием специальных фазовых распределений, а также неэквидистантным размещением излучателей в решетке. Следует, однако, отметить, что во всех перечисленных случаях при изменении положения антенного луча уровень бокового излучения также будет изменяться и для его сохранения при отклонении луча следует каждый раз менять амплитудное распределение.

Особого внимания заслуживает случай, когда расстояние между соседними излучателями  , так как при этом в диаграмме направленности решетки могут возникнуть боковые лепестки, максимумы которых равны по амплитуде главному максимуму. Такие боковые лепестки могут возникнуть в тех направлениях, для которых разность фаз полей соседних излучателей кратна 2m, где … ( m=О соответствует главному максимуму). В дальнейшем для определенности будем называть эти лепестки дифракционными.

Так как вопросы о главном и дифракционных максимумах являются одними из основных в теории и практике линейных решеток с управляемым лучом, то рассмотрим эти вопросы более подробно.