Фазированные антенные решетки. Требования к шагу решетки. Излучающие элементы ФАР. Взаимное влияние элементов ФАР, страница 2

Так как ФАР может содержать большое число элементов (до десятков тысяч), то они должны быть дешевыми, надежными в работе, одинаковыми по своим параметрам, иметь малую массу, что особенно важно для бортовых ФАР. Даже небольшое снижение массы и стоимости отдельного излучающего элемента дает весьма значительный эффект.

9.2.3. Взаимное влияние элементов ФАР

Во избежание появления вторичных главных максимумов излучающие элементы решетки должны располагаться сравнительно близко относительно друг друга, вследствие чего возникает взаимное влияние, которое может существенно нарушить нормальную работу ФАР.

Наличие взаимной связи проявляется по-разному в зависимости от условий возбуждения элементов решетки. Предыдущее рассмотрение (см. гл. З) предполагало, что токи в излучающих элементах заданы, т. е. «навязаны» схемой питания. Наличие взаимной связи приводит к тому, что входное сопротивление излучателя в решетке отличается от соответствующей величины в свободном пространстве. Для расчета Z вх может быть использован точный поэлементный подход, рассмотренный в 3.5. Поскольку наведенные сопротивления зависят от соотношения амплитуд и фаз токов, а фазы меняются в процессе сканирования, то величина Z вх также зависит от направления излучения. В результате меняется мощность, которую должны отдавать генераторы, питающие отдельные элементы решетки.

Реальное возбуждение элементов ФАР осуществляется иначе, например с помощью разветвленной фидерной системы, в каждом тракте которой стремятся создать режим бегущей волны. В этих условиях в процессе сканирования обеспечивается постоянный уровень падающей мощности, а под амплитудой и фазой возбуждения элементов подразумеваются амплитуда и фаза падающей волны. Взаимное влияние здесь проявляется в появлении отражений в тракте питания, обусловленных попаданием энергии от соседних излучателей в тракт каждого элемента, причем коэффициент отражения г (0 гл, (Ргл) в тракте питания элемента решетки при одновременном возбуждении всех элементов зависит от направления максимального излучения и связан с величиной 7 вх и волновым сопротивлением тракта 7- соотношением

        = [1 +ЙЭ гл' (Р гл   - йогл, (РГР].                            (9.3)

Появление отражений приводит к тому, что если в режиме, например, нормального излучения решетка была согласована с трактом, то в некотором направлении излучения она может быть полностью рассогласована, т.е. вся мощность будет отражаться обратно и ФАР перестанет излучать (эффект «ослепления» ФАР — термин, возникший применительно к приемному режиму работы). В частности, эффект, близкий к «ослеплению», наблюдается, если шаг решетки таков, что

8—4258

Рис. 9.2

допускает возможность появления вторичного главного максимума. Это можно показать следующим образом.

Рассмотрим взаимодействие элементов линейной антенной решетки (рис. 9.2), шаг которой а' = i/(l + sin0'M), где Эг'л — угловое положение луча, при котором в ДН появляется вторичный главный максимум. Тогда фаза поля, попадающего от элемента с номером п (фаза тока в котором условно принята за нулевую) в элемент 1, расстояние до которого равно (п — 1)d, llJl = —К(п — l)d. Аналогично для элемента с номером (п + 1), фаза тока в котором равна —kdsin0 , где 0гл требуемое направление главного максимума в секторс сканирования, имеем = —knd— Ч. Разность этих фаз = — Ч2 = 21t(l + sin0

+ sin6' ). В момент прохождения лучом направления 0гл Ог'л, т. е. при появлении вторичного главного максимума, = 2п, что соответствует синфазному сложению полей, попавших в тракт излучателя 1 от элементов с номерами п и (п + 1). Поскольку для других излучателей фазовые соотношения аналогичны, то будет наблюдаться резкос усиление отражений в трактах.