Многолучевые антенные решетки. Диаграммообразующие схемы параллельного и последовательного типов. Последовательная и параллельная ДОС

9.3. Многолучевые антенные решетки

Управление положением луча в пространстве кроме описанных фазового и частотного способов сканирования может осуществляться с помощью многолучевых антенных решеток, представляющих антенны с несколькими независимыми входами, каждому из которых соответствует своя парциальная ДН (луч). При возбуждении любого входа в раскрыве решетки формируется равноамплитудное распределение с линейным изменением фазы, причем величина фазового сдвига между соседними излучателями (и соответственно направление максимума ДН) зависит от номера входа. Формирование требуемого распределения обеспечивается специальным многополюсником, называемым Диаграммообразующей схемой (ДОС) или, по аналогии с матрицами в алгебре, Диаграммообразующей матрицей.

Обычно ДОС выполняется из реактивных элементов (мостов, направленных ответвителей, фиксированных фазовращателей), но иногда содержит и поглощающие нагрузки, что уменьшает КПД схемы. Управление ДОС осуществляется переключением входов электронным коммутатором (амплитудный способ сканирования). Это значительно проще, чем при других способах сканирования, однако достигается за счет усложнения ДОС, поскольку все необходимые амплитудно-фазовые соотношения, необходимые для формирования требуемых лучей, «запрограммированы» в схеме возбуждения.

В многолучевых антеннах возможно также одновременное возбуждение нескольких входов, что соответствует одновременному существованию нескольких лучей в пространстве и существенно расширяет возможности применения подобных антенн, в частности позволяет многократно использовать антенны, т. е. применять их для одновременной работы нескольких передатчиков (или приемников).

На практике применяются обычно диаграммообразующие схемы параллельного и последовательного типов.

Параллельная ДОС (схема Батлера), предназначенная для формирования восьми независимых лучей, показана на рис. 9.7. Основными элементами схемы являются З-дБ направленные ответвители 1 (например, мостового типа) и фиксированные фазовращатели 2. Фазовые соотношения на выходе мостов показаны на рис. 9.7. Схема имеет восемь входов, причем входы с иНдмСОм «л» соответствуют лучам, расположенным слева от нормали к решетке, а с индексом «п» — справа от нормали.

Последовательная ДОС реализуется на основе взаимно пересекающихся фидерных линий, связанных в местах пересечений с помощью направленных ответвителей (рис. 9.10). Фазовые сдвиги между соседними излучателями обеспечиваются наклоном фидеров относительно друг друга. Линии нагру-

фиксированные разобра щатрпц

Рис. 9.10

жены на концах на согласованные нагрузки, что уменьшает КПД схемы. Недостатком последовательных ДОС является также большое число направленных ответвлений, что приводит к дополнительному увеличению потерь.

Рассмотренные схемы построения многолучевых антенных решеток могут быть использованы и в двумерных (плоских) решетках. При этом число элементов схемы питания резко возрастает.