Диаграммой

Антенна, излучающая по нормали к линии расположения излучателей

Формулами (4.12), (4.5), (4.16) устанавливается однозначная связь между. степенью полинома Чебыше-- ва m которая на единицу меньше числа излучателей, уровнем боковых лепестков и шириной диаграммы на­правленности. Если известны две из. этих величии, всегда;: можно найти третью. Обычно задаются числом излуча­телей и либо шириной диаграммы, либо уровнем боко­вых лепестков.

Соответственно'Задание по проектированию антенны может быть сформулировано в двух вариантах.

Вариант 1, Задано число излучателей и ширина диа­граммы направленности на нулевом уровне.

Расчет антенны начинается с определения степени полинома m, которая на единицу меньше числа излу­чателей.

Далее необходимо выбрать расстояние, между излу­чателями d. Исходным является неравенство (4.8)

В пределах этих неравенств d можно выбирать любым. При любом d -в указанных пределах сохраняются опти­мальные соотношения меж шириной главного макси­мума и уровнем боковых лепестков. Из формулы (4.13) следует, что если заданы величины и т, то при уве­личений d/ увеличивается коэффициент а, что умень­шает уровень боковых лепестков. Надо отметить, что часто расстояние между излучателями определяется кон­струкцией антенны. Например, проектируется волновод- шо-щелевая антенна с оптимальной диаграммой. В этом случае расстояние между элементами берется Я_в/2. Да­лее 'порядок (расчета следующий:

1. По формуле (4.15) определяется параметр а. На­помним, что в формуле (4,15) —половина ширины лу­ча на рулевом уровне; Вычисление 'величины а должно производиться очень точно. Ответ должен содержать не менее четырех значащих цифр. Точности обычной лога­рифмической линейки здесь 'недостаточно.

2. По формуле (4.12) определяется уровень боковых лепестков q. Значение Т_т(а) вычисляется или из общих фар мул (4.1), или из развернутых 'выражений (4,4). Можно также взять значение Т_т(а) из таблиц [Л7].

3. Определяется ширина диаграммы направленности на уровне 0,5 мощности. Расчет ведётся по одной из формул (4.16) —(4.18).

4. По формулам (4.23) —-((4.26) рассчитываются токи и излучателях. Для облегчения вычислительной: работы можно воспользоваться табл. 3.1. Еще одна таблица то­ков в излучателях приведена в 1[ЛО 1].

5. По формулам (4.7), (4.10), (4.11) рассчитывается диаграмма направленности антенны. По формулам (4.10), (4.11) следует рассчитать лишь главный лепесток. Боковые лепестки можно строить приближенно, опреде­лив 'положение нулей (4.14) и максимумов (4.13).

Разнови дностью варианта 1 может быть задание, где известна ширина луча не на нулевом уровне;, а ;на уров­не (половинной мощности. Здесь параметр а должен определяться из формул (4.16)-(4.18) . Однако решение этих уравнений относительно величины а или q — задача сложная. В этом случае наДо воспользоваться номограм­мой рис. 4.4.

Вариант 2. Задано число излучателей и уровень боко­вых лепестков q.

Степень полинома m и расстояние между излучате­лями выбираются аналогично варианту 1.

Дале по формулам (4.19)-(4.21) определяется па­раметр а.

Ширина диаграммы направленности на нулевом уров­не определяется ,по формуле (4.15).

Дальнейший расчет полностью совпадает с тп. З—5 первого варианта.

Антенна, излучающая под узлом 0гл от нормали к линии расположения излучателей

Если в антенне .с оптимальной диаграммой создать линейный фазовый набег вдоль антенны, то луч откло­нится от нормали. При выполнении условия оптимальные соотношения между шириной диаграммы направлености и уровнем боковых лепестков сохра­няются. Необходимый фазовый -сдвиг фаз токов в сосед­них излучателях для отклонения луча на угол 6|i опре.- деляется известного соотношения

Воизбежание появления второго максимума в диограмме, на расстояние d накладывается дополнительное условие

Расчет оптимальной антенны с отклонённым на угол,:. 0гл лучом производится по тем же формулам; (4.7), (4.10), (4.11)14), (4.15) € заменой sin 9 на разность sin 0гл- Например, формула (4.10) теперь примет вид

Ширина отклоненной диаграммы направленности на уровне половинной мощности определяется по формулам

Здесь 0о,5 —воловина ширины неетклонёнйогб луча. Антенна с оптимальной диаграммой представляет со­бой решетку отдельных 'излучателей: вибраторов, откры­тых концов 'волноводов, малых рупоров,^г вол ново дно-ще­левую антенну и т. д. Тип отельного элемента антевВ ны указывается в задании. Расчет этих элементов (произ­водится по правилам проектирования соответствуйщей антенны: рупора, вибратора, вол ново дно-щелевой антен­ны ,и т.д.

Система питания элементов антенны должна обеспе­чить рассчитанные относительные то'ки в излучателях.

Для обеспечения заданного уровня боковых лепест­ков амплитуды и фазы токов излучателей должны отли­чаться от требуемых не более чем на несколько процен­тов. В этбм смысле антенна с оптимальной диаграммой требует точной регулировки и настройки.

Здесь Do —к. и. д. антенны без ошибок; б/, бгр — среднеквадратичесиие амплитудная и фазовая ошибки соответственно.

Влияние этих ошибок часто учитывают заранее, про­ектируя антенну на уровень боковых лепестков, на 4 — 6 дб меньший; чём заданный. Опыт показывает, что если взять такой запас, то реально изготовленная" антенна имеет заданный уровень баковых лепестков.

В настоящей главе рассмотрена линейная оптималь­ная дольф — чебышевская антенна. Аналогично рассчи­тывается и плоская двумерная решетка. Расчеты в- обо­их плоскостях проводятся независимо друг от друга,

Дополнительные сведения о проекшровании антенн с оптимальной диаграммой можно найти в литературе, приведенной в конце главы, а такжев Общей литературе [ЛО 1] стр. 189-р202, [ЛО 9] стр. 255—266.

Литература

6. Dof ph €. L. A. current distribution for Broadside arrays wich jDtiniizes:Hthe relation; ship between beam width and sidelobe level. Prqe! ЩЕ, 1946, № 6, p. 335—348.

7. К и рил л о в Л. Т. Таблицы коэффициентов возбуждения и определение некоторых параметров Дольф — Чебыщевских решеток. Сб. «Антё'нны», вып. 3, 1968, стр. 49—52.' ,

Ъ. «Оптимальные, эквидистантные антенные решетки». Под ред. Бененсона Л. С. Сб. Антенные решетки, 1966, стр. ,50—82.

4. К ю н Р. Микроволновые Антенны. Изд-'во «Судостроение», 1967, стр. Ю7-М14.

: 5. 3 е л к и н Е. Г. Построение излучающей системы по заданной ^:ди.алра'мме направленности. Госэнергоиздат^: 1963, стр. 127—136.

7. Покровский В. Л. Оптимальные линейные антенны, излу­чающие под заданным углом к рои. «Радиотехника и электроника», 1957, № 5, стр. 559^-565. К теории , оптимальных линейных антенЩ «Радиотехника и электроника»,.. 1957, № 12, стр. 1550—1651.

7. Таблицы полиномов Чебышева. ВЦ АН СССР, 1963.