ГлавнаяКарта сайтаНапишите намПоиск по сайту
EDS-Soft
ElectroDynamic Systems Software ScientificTM
Radiolocation Systems ResearchTM






Ближняя зона антенны

Зона, ограниченная расстоянием до десяти длин волн, излучаемых антенной.

(из «Словаря терминов» нашего сайта)






Владимир Васильевич Корышев, ведущий научный сотрудник Калужского НИИ, кандидат технических наук.


Виктор Иванович Чулков, ведущий научный сотрудник Калужского НИИ.
Является автором и руководителем проекта “EDS–Soft” (с 2002 года).
12/ 3/ все страницы

Численный анализ уровня развязки между передающей и приемной широкополосными антенными решетками с учетом диаграммо-образующих устройств



Опубликовано: 25.03.2008
© В. В. Корышев, В. И. Чулков, 1996. Все права защищены.
© EDS–Soft, 2008. Все права защищены.


Для реализации первого принципа в качестве АР не подходят традиционные варианты с использованием волноводных, вибраторных, резонансных микрополосковых и других частотно–зависимых излучателей, так как при этом не обеспечивается требуемое поведение Г в области в широкой полосе частот (октава и более) и широком секторе углов (до ±600).

Рассмотрим ШМАР, описанную в работе [4]. Она представляет собой решетку из узких ленточных излучателей длиной , расположенных вдоль оси OX на слое магнитодиэлектрика толщиной с проницаемостями . Здесь Tx, Ty — периоды АР вдоль осей ОХ и OY. Входное сопротивление такого излучателя в области действительных углов и ближайшей к ней области невидимых углов может быть записано в виде [4]:

где W=120π, а коэффициент отражения — в виде:

где , . Углы , определяют направление, в котором согласованы излучатели ШМАР.

Реализация второго принципа приводит к решению задачи синтеза физически реализуемого АФР при условии максимально возможного уровня КНД обеих подрешеток [5].

В качестве примера рассмотрим следующие амплитудные распределения на выходах ДОУ [6]:

Таблица 1
Распределение n КИП УБЛ, дБ
0 1.000 -13.3
2 0.660 -31.5
1.7 0.930 -20.8
2.4 0.808 -32.1
3.2 0.650 -47.5

При равноамплитудном распределении величина P2 принимает минимальное значение:

Таблица 2
n = 0 n = 2
-600 -39.16 -82.42
-450 -41.40 -89.94
-300 -42.47 -100.73
-150 -43.83 -95.99
00 -45.22 -98.60
150 -45.10 -78.01
300 -47.51 -71.42
450 -47.18 -54.30
600 -61.76 -38.69

В табл. 2 приведены рассчитанные на ЭВМ по формулам (5) и (6) уровни развязок между активной и пассивной подрешетками размером 5λx5&lambda каждая (периоды решеток Tx=Ty=0.14λ) для углов фазирования активной подрешетки =–600 в E-плоскости (φ=00) для ленточных излучателей на слое магнитодиэлектрика. Излучатели согласованы в направлении , . Как показали расчеты, характер амплитудного распределения в Н-плоскости (φ=900) практически не влияет на величину связи в Е-плоскости. Поэтому всюду для H-плоскости принято равноамплитудное распределение в обеих подрешетках.

Таблица 3
n = 0 n = 2
-600 -45.67 -116.81
-450 -47.68 -136.99
-300 -48.36 -129.87
-150 -49.46 -119.67
00 -48.80 -128.29
150 -48.76 -110.03
300 -47.35 -119.94
450 -46.29 -102.52
600 -46.24 -66.33
Таблица 4
n = 0 n = 2
-600 -58.32 -143.84
-450 -56.69 -151.57
-300 -54.50 -157.75
-150 -53.67 -161.07
00 -52.18 -153.89
150 -51.00 -143.92
300 -49.68 -145.81
450 -48.16 -133.62
600 -46.67 -117.86

В табл. 3 приведены результаты расчетов уровня развязки для подрешеток размером 10λx10λ, а в табл. 4 — для подрешеток размером 20λx20λ.

Поскольку для амплитудных распределений в общем случае необходимо численно вычислять суммы (6), что связано с большими затратами машинного времени, в статье была использована формула суммирования Эйлера-Маклорена [7]. При этом количество членов ряда N0 в выражении для интеграла вероятностей от комплексного аргумента [8], к которому приводит формула Эйлера-Маклорена, практически не зависит от количества излучателей в подрешетках и существенно меньше суммы, рассчитанной по формуле (6), особенно при большом числе излучателей.

Таблица 5
n = 1.7 n = 2 n = 3.2
-600 -57.53 -59.03 -68.96
-450 -55.85 -65.56 -78.82
-300 -57.59 -69.44 -92.46
-150 -54.31 -65.43 -84.38
00 -58.32 -72.47 -91.08
150 -56.18 -66.87 -83.58
300 -50.78 -55.36 -77.13
450 -38.67 -48.22 -52.62
600 -37.02 -56.48 -45.97
Таблица 6
n = 1.7 n = 2 n = 3.2
-600 -75.51 -82.33 -92.73
-450 -68.75 -80.16 -100.62
-300 -67.18 -80.62 -99.35
-150 -65.75 -77.87 -100.34
00 -66.20 -76.76 -93.09
150 -65.86 -77.60 -99.23
300 -67.47 -78.16 -94.68
450 -53.38 -58.03 -76.72
600 -40.86 -54.36 -68.34
Таблица 7
n = 1.7 n = 2 n = 3.2
-600 -94.83 -103.26 -131.86
-450 -73.47 -87.84 -110.29
-300 -62.29 -87.31 -109.99
-150 -72.96 -86.29 -108.66
00 -72.10 -86.34 -108.95
150 -73.64 -86.61 -109.05
300 -75.46 -87.73 -109.75
450 -77.72 -85.78 -96.26
600 -46.96 -59.29 -85.42

Уровни развязок при АФР вида для расположенных рядом активной и пассивной подрешеток различных размеров приведены в табл. 5…7 (для подрешеток размером 5λx5λ, 10λx10λ, 20λx20λ соответственно, для углов фазирования активной подрешетки =–600). При этом число членов ряда N0 во всех случаях не превышало 15, а среднее время расчета одного значения уровня развязки для 93x93 точек численного интегрирования по , составило примерно 15 мин на IBM РС-АТ-80286/287.

Из приведенных в статье результатов можно сделать следующие выводы:

— уровень развязки для ШМАР при амплитудных распределениях (КИП=0.66, УБЛ=–31.5 дБ) больше, чем для амплитудных распределений (КИП=0.808, УБЛ=–32.1 дБ). Это связано со снижением КНД во втором случае за счет более медленного уменьшения УШ при удалении от основного лепестка;

— уровень развязки в обоих случаях уменьшается при , что обусловлено взаимодействием между излучателями в невидимой части пространства дифференциальных фазовых сдвигов, возрастающем по мере приближения видимого луча диаграммы к границе видимой и невидимой областей;

— для амплитудных распределений вида при применении ШМАР уровень развязки не менее 100 дБ в секторе углов ±600 в Е-плоскости может быть получен только при и подрешеток размерами не менее 10λx10λ. При этом КИП каждой подрешетки не превышает 0.66.


12/ 3/ все страницы

Использованная литература

1. Агафуров И.Н., Лаврушев В.И., Седельников Ю.Е. Использование пассивных излучателей в задачах повышения развязки антенн.− Казань: КАИ, 1985. - Деп. в ВИНИТИ, №3495-85.
2. Лаврушев В. И., Седельников Ю.Е. Построение антенн с учетом требований развязки // Радиоэлектроника, - 1980, т. ХXIII, №2, с.31…38 (Изв. высш. учеб. заведений).
3. Кюркчан А. Г. Связь между антеннами в присутствии ребристых структур // Радиотехника и электроника. – 1977, т. ХХII, №7, с.1362…1373.
4. Чулков В. И. О широкополосности плоских антенных решеток микрополосковых излучателей // Вторая Всесоюзная научно-техническая конференция "Устройства и методы прикладной электродинамики" (9-13 сент. 1991 г., Одесса): Тезисы докладов. – М.: МАИ, 1991. – с.148.
5. Чаплин А. Ф. Анализ и синтез антенных решеток. – Львов: Вища школа, 1987. – 179 с.
6. Бартон Д., Вард Г. Справочник по радиолокационным измерениям / Пер. с англ.; Под ред. М. М. Вейсбейна. – М.: Сов. радио, 1976. – 392 с.
7. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Пер. с англ.; Под ред. И. Г. Арамановича. – М.: Наука, 1968. – 720 с.
8. Справочник по специальным функциям / Под ред. М. Абрамовича и И. Стиган /Пер. с англ. под ред. В. А. Диткина и Л. Н. Кармазиной. – М.: Наука, 1979. – 830 с.

Статьи за 2008 год

Все статьи

GuidesArray Rectangular 0.2.14

GuidesArray Rectangular™ позволяет быстро провести инженерные расчеты двумерных фазированных антенных решеток прямоугольных волноводов на электродинамическом уровне.


Подписка



Изменение параметров подписки


 




 
 
EDS-Soft

© 2002-2024 | EDS-Soft
Контакты | Правовая информация | Поиск | Карта сайта

© дизайн сайта | Андрей Азаров