Классификация антенных решеток.

Для повышения направленных свойств излучателей применяют антенные решетки (АР). Применение N-элементной АР позволяет увеличить приблизить в N раз КНД антенны по сравнению с одиночным излучателем, а также сузить луч диаграммы направленности. С помощью решетки удается повысить уровень излучаемой (принимаемой) мощности путем размещения в каналах решетки независимых усилителей высокочастотной энергии.

Одним из наиболее важных преимуществ АР является возможность быстрого обзора пространства за счет качания луча антенны электрическими методами (электрического сканирования).

Помехозащищенность радиосистемы зависит от уровня боковых лепестков антенны и возможности подстройки (адаптации) его по помеховой обстановке. АР - необходимое звено для создания такого динамического пространственно-временного фильтра или просто для уменьшения уровня боковых лепестков. В настоящее время все более актуальной задачей создание многофункциональных радиосистем, в качестве антенн для которых в наибольшей степени соответствуют АР.

Антенные решетки могут быть классифицированы по следующим признакам: геометрия расположения излучателей в пространстве, способу их возбуждения, закономерности размещения излучающих элементов в самой решетке, способу обработки сигнала в решетке, амплитудно-фазовому распределению токов (полей) по решетке и типу излучателей.

С точки зрения геометрии расположения излучателей АР подразделяются на: линейные (рисунок 8.1,а) и криволинейные, плоские (рисунок 8.1,б) и выпуклые. К криволинейным решеткам можно отнести дуговые и кольцевые АР (рисунок 8.1,в,г). К выпуклым АР, в частности, относят решетки, размещенные на поверхностях вращения: цилиндрические и конические АР (рисунок 8.1,д,е).

Размещение излучателей в самой решетке может быть эквидистантное, у которого шаг (расстояние между излучателями) - величина постоянная (рисунок 8.1,а-е), и неэквидистантное, у которого шаг меняется по определенному закону или случайным образом (рисунок 8.1,ж).

В плоской АР излучатели могут быть расположены в углах прямоугольной или косоугольной координатной системы (рисунок 8.2,а и 8.2,б соответственно).

По способу возбуждения (питания) излучателей различают решетки с последовательным и параллельным питанием. Возможен также пространственный способ возбуждения, который называют иногда оптическим или эфирным. В больших АР применяют комбинации последовательного или параллельного питания излучателей, особенно в случае разделения АР на подрешетки (модули) меньших размеров. При последовательном питании элементы решетки возбуждаются падающей волной последовательно один за другим (рисунок 8.3,а), а при параллельном - независимо (рисунок 8.3,б). Частным случаем параллельного питания является схема типа «елочка», образующаяся за счет каскадного деления подводимой мощности на две части (рисунок 8.3,в).

В питающем АР тракте (фидере) возможна различная пространственно-временная обработка сигнала. Изменение фазового распределения в решетке с помощью системы фазовращателей в питающем тракте позволяет управлять положением максимума диаграммы направленности (ДН). Такие решетки называются фазированными антенными решетками (ФАР). Если к каждому излучателю ФАР или к их группе подключается усилитель мощности, генератор или преобразователь частоты, то такие решетки называются активными фазированными антенными решетками(АФАР) (рисунок 8.4,а,б).

Приемные АР с саморегулируемым амплитудно-фазовым распределением в зависимости от помеховой обстановки называются адаптивными. Приемные АР с обработкой сигналов методами когерентной оптики называются радиооптическими. Приемные АР, в которых вся обработка сигналов осуществляется в цифровой форме, называются цифровыми АР.

Совмещенные АР имеют в своем излучающем раскрыве два (или более) типа излучателей, каждый из которых работает в своем рабочем диапазоне. Антенные решетки, формирующие с одного излучающего раскрыва несколько независимых (ортогональных) лучей и имеющие соответствующее число выходов, называются многолучевыми. В зависимости от соотношения амплитуд токов возбуждения различают решетки с равномерным, экспоненциальным и симметрично-спадающим амплитудными распределениями относительно центра решетки. Если фазы токов излучателей изменяются вдоль линии их размещения по линейному закону, то такие решетки называют решетками с линейным фазовым распределением. Частным случаем таких решеток являются синфазные решетки, у которых фазы тока всех элементов одинаковы.