Антенны с диаграммами специальной формы

К этому типу относятся антенны с косекансными, секторными и другими типами диаграмм направленности.

Требуемая форма диаграмм у подобных антенн получается за счет создания в их раскрыве определенных распределений амплитуд и фаз поля, отличающихся от таковых у антенн с игольчатыми и веерными диаграммами.

На рис. 82 схематически представлена антенная система, обладающая несимметричной диаграммой направленности косекансного типа. Антенна состоит из параболического зеркала а и линейного облучателя б, образованного из четырех рупорных антенн, размешенных в фокальной плоскости таким образом, что рупор 1 находится в фокусе параболы, а все последующие рупоры вынесены из фокуса в поперечном направлении.

Каждый из рупоров облучателя может рассматриваться как точечный источник, формирующий с помощью параболоида свою собственную остронаправленную диаграмму.

Величина главного лепестка диаграммы каждого рупора зависит от интенсивности возбуждения облучателя, а наклон лепестка по отношению к оси зеркала пропорционален выносу рупора из фокуса.

Суммарная диаграмма направленности в данной антенны является результатом наложения индивидуальных диаграмм г каждого из рупоров друг на друга. Эти индивидуальные диаграммы на рис. 82 показаны пунктиром.

Для получения косекансной диаграммы в антенне, показанной на рис. 82, интенсивность возбуждения рупоров сделана убывающей в направлении от рупора I к рупору IV.

Процесс формирования диаграммы специальной формы может рассматриваться как процесс расфокусировки антенной системы. При расфокусировке уже не все лучи, выходящие из раскрыва антенны, будут параллельны.

Если для рассмотрения антенны построить кривые распределения фаз и амплитуд в ее раскрыве, то можно убедиться в том, что поверхность равной фазы (фронт волны) сильно искривлена.

Напрашивается вопрос, а нельзя ли получить требуемое распределение амплитуд и фаз в раскрыве антенны за счет изменения формы зеркала? Оказывается, можно.

Так как распространение энергии всегда происходит в направлении, перпендикулярном фронту волны, то интенсивность излучения в данном направлении будет зависеть как от радиуса кривизны участка фазового фронта, перпендикулярного этому направлению, так и от интенсивности поля в его пределах.

Это дает возможность по заданной диаграмме направленности найти требуемое распределение амплитуд и фаз в антенне, а затем уже решить задачу выбора формы зеркала.

На практике для этих целей применяют комбинации параболических зеркал с зеркалами, имеющими специальную форму. Два подобных зеркала, дающих несимметрично растянутую диаграмму направленности, представлены на рис. 83.

Здесь участок I зеркала является параболической поверхностью, дающей после отражения параллельный пучок лучей 3, а участку 2 придана такая форма, которая обусловливает получение расходящегося пучка лучей 4. Совместное действие излучений от обеих частей зеркал (наложение параллельного пучка лучей на расходящийся) и дает диаграмму требуемой формы.

Следует заметить, что антеннам с видоизмененной формой зеркала часто отдают предпочтение по сравнению с антеннами, одна из которых показана на рис. 82, так как последние не позволяют удовлетворительно формировать широкоугольные диаграммы.

Объясняется это тем, что при тех больших смещениях точечных источников из фокуса (см. рис. 82), которые требуются для получения широкоугольных диаграмм, диаграмма направленности расширяется не только в плоскости смещения, но и в перпендикулярной ей плоскости. Это приводит к весьма заметному уменьшению коэффициента усиления антенны, а главное, к уменьшению разрешающей способности радиолокационных станций.

Антенны же со специально подобранной формой зеркала позволяют формировать специальную диаграмму направленности в одной плоскости, практически не влияя на диаграмму в другой плоскости.

В данном разделе мы не рассматривали вопроса создан;: я секторных диаграмм направленности, так как способы их получения не отличаются от рассмотренных выше, за исключением лишь того обстоятельства, что секторные диаграммы, з противоположность косекансным, являются симметричными.

На рис. 84 приведена фотография антенны с зеркалом специальной формы, обеспечивающей получение диаграммы направленности косекансного типа. Верхняя часть этого зеркала представляет собой участок параболоида вращения, а нижняя подобрана специально. В качестве облучателя данного зеркала применена антенна, показанная на рис. 45.

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 15 16 17 18 1920