Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 47

Исходя из энергетических соображений в решетках с управляемой диаграммой направленности, принято считать, что при отклонениях пуча главный максимум не должен ослабляться более чем в  раз (в 2 раза по мощности), а дифракционный максимум не должен превышать 0,2 от значения главного максимума.

Если наибольшее значение угла отклонения главного максимума от нормали к решетке обозначить через , а соответствующий ему угол, под которым возникнет дифракционный максимум, через  то требования к ДН излучателя решетки сведутся к следующему:

Подводя итоги .вышеизложенному, следует отметить, что слабо-направленные излучатели () целесообразно использовать в тех случаях, когда сектор движения антенного луча не превышает 90° (максимальное отклонение от нормали =45°). Для расширения пределов качания луча следует применять ненаправленные излучатели.

Направленные излучатели целесообразно применять, когда секторы движения антенных лучей сравнительно невелики (2). При сужении сектора движения луча можно несколько увеличить расстояние между соседними излучателями, не боясь появления дифракционных боковых лепестков значительной интенсивности, и применить излучатели с более острыми диаграммами направленности. Это позволит при сохранении неизменными направленных свойств решетки уменьшить общее число излучателей.

К направленным излучателям будем условно относить рупоры о расширением в плоскости E (рупоры с расширением в плоскости Н при тех же размерах обладают более широкими диаграммами), диэлектрические стержни, а также цилиндрические спиральные и директорные антенны. В частности, если в качестве излучателей используются рупоры, то при увеличении расстояния d между центрами соседних рупоров целесообразно для повышения коэффициента использования площади решетки одновременно увеличить размер раскрыва рупора  плоскости решетки до величины

d(b_p =d). Однако из-за опасности появления значительного по интенсивности дифракционного лепестка следует d выбирать не более 1,5 . Учитывая вышеизложенное, диаграмму направленности решетки рупоров, расширяющихся в плоскости E, можно представить следующим приближенным выражением:

где диаграмма направленности рупора в плоскости E представлена зависимостью

Если луч ориентирован в направлении перпендикуляра к решетке (), то в формуле (14) можно произвести сокращения, после чего прийти к соотношению

Последнее выражение соответствует ДН непрерывной линейной антенны длиною nd с равномерным распределением поля в раскрыве. По мере отклонения главного максимума ДН все больше и больше будет отличаться от ДН, определяемой выражением (16). Главный максимум ее будет уменьшаться, а появившийся дифракционный лепесток будет возрастать.

Найдем соотношение между амплитудами главного и дифракционного максимумов в общем случае (при отклонении главного луча от нормали на угол ).

Подстановка в выражение (14)  = позволяет найти амплитуду главного максимума f () , а  = - амплитуду дифракционного максимума f(). В первом случае получаем, что

а во втором

Таким образом, отношение амплитуды дифракционного максимума к амплитуде главного максимума можно представить в виде зависимости

Используя формулу(8), связывающую sin и sin, можно показать, что отношение   

Поэтому окончательное выражение приобретает вид

Наличие же дифракционных максимумов и углы, под которыми они могут возникнуть, следует искать при помощи формул (8) и (9).

На рис.4 показаны рассчитанные при помощи выражений (20) и (9) значения  для различных расстояний между излучателями  .

Из сравнения графиков рис.3 и 4 видно, что при малых решетка рупоров дает те же результаты, что и решетка слабонаправленных излучателей. При значениях >0,8 решетка рупоров обладает существенными преимуществами: имеется некоторый сектор, в пределах которого возможно движение луча при сильно ослабленном дифракционном излучении.