Методы расчета характеристик антенных решеток
Рассмотрим общие методы расчета характеристик АР; при этом удобнее в начале наиболее подробно рассмотреть расчет АР, образованных системой полуволновых вибраторов. В строгой электродинамической постановке задача об излучении системы тонких полуволновых вибраторов аналогична ранее рассмотренной задаче об излучении одиночного вибратора. Различие состоит в замене одного вибратора системой вибраторов, каждый из которых возбуждается своим сторонним источником. Поступая, как при строгом решении задачи излучения симметричного вибратора, можно установить связи между сторонними источниками и параметрами АР. Токи в излучателях АР могут быть найдены из совместного решения системы ин-
тегральных уравнений. Такое решение оказывается на порядок сложнее, чем для одиночного излучателя, и весьма затрудняет выявление основных закономерностей антенных решеток. С этой целью в теории антенн используют приближенные методы, в которых общую задачу расчета АР условно разделяют на две задачи: внешнюю и внутреннюю. Решение внешней задачи состоит в нахождении характеристик направленности антенны при известном амплитуднофазовом распределении токов (полей) по элементам АР. Это распределение считается известным из решения внутренней задачи и достигнуто соответствующим подбором сторонних источников возбуждения. Решение внутренней задачи состоит в определении амплитудно-фазового распределения в АР при заданных сторонних источниках, что необходимо для возбуждения (питания) АР. Решение внешней задачи можно провести в общем виде для различных АР и затем установить характеристики направленности. Поэтому ниже подробно остановимся на общем приближенном методе расчета внешней задачи. Следует заметить, что методы решения внутренней задачи оказываются различными для разных типов излучателей АР и будут рассмотрены позднее. Поле излучения антенной решетки представляет собой результат интерференции полей отдельных излучателей. Поэтому надо найти отдельно поле от каждого излучателя в данной точке пространства, а затем сумму полей всех излучателей при учете амплитудных и фазовых соотношений, а также поляризации полей.
Расчет диаграммы направленности таких антенн целесообразно проводить в следующем порядке:
1.Определить амплитудную и фазовую диаграммы излучения отдельных элементов, составляющих антенную решетку.
2.Найти фазовый центр каждого излучателя и заменить излучатели воображаемыми точечными излучателями, расположив последние в фазовых центрах реальных излучателей. Каждому точечному излучателю приписать равномерную фазовую диаграмму и амплитудную диаграмму реального излучателя. Тогда точечный излучатель по внешнему действию будет полностью эквивалентен реальному излучателю.
3.Вычислить амплитуды и фазы полей, создаваемые эквивалентными излучателями в произвольной точке пространства (каждым в отдельности). При этом рассматривать поле на большом (по сравнению с размерами антенны и длиной волны) расстояние от точки наблюдения до всех излучателей (оди
наковом и равном расстоянию до какого-либо излучателя). Расчет фаз следует, однако, вести с учетом разницы в расстояниях до каждого излучателя. При определении разницы в расстояниях в целях упрощения следует считать направления на точку наблюдения параллельными для всех излучателей. При вычислении фаз надо определять фазы по отношению к фазе поля какого-либо одного излучателя, принимаемой, за начальную.
4. Определить амплитуду и фазу поля всей антенны путем суммирования полей всех составляющих ее излучателей, учитывая амплитудные и фазовые соотношения, а также поляризацию полей.
