3.2. Влияние неравномерности амплитудного распределения на направленность излучения линейных антенных решеток
Как показал анализ направленных свойств
АР с равноамплитудным возбуждением
элементов, УБЛ ДН в режиме нормального
излучения (−13,2 дБ) слишком высок для
ряда практических применений АР. При
этом было обнаружено, что основной вклад
в формирование побочного излучения АР
и БЛ ДН вносят крайние элементы решетки.
Поэтому разумно предположить, что УБЛ
можно снизить при использовании
спадающего к краям АР распределения
амплитуд токов. Вместе с тем такое
распределение токов вызывает расширение
ГЛ ДН по сравнению с ДН равноамплитудной
АР той же длины. На сегодняшний день
предложено и исследовано множество
различных законов амплитудного
распределения токов, обеспечивающих
снижение УБЛ до заданных значений [2—5,
9—14]. Классическим примером служит так
называемое косинусоидальное распределение,
широко используемое во многих антеннах
и обеспечивающее снижение уровня первых
боковых лепестков до значения
(−23 дБ). Анализ линейных синфазных АР с
косинусоидальным амплитудным
распределением показывает, что за
снижение УБЛ приходится расплачиваться
увеличением ширины ДН до значений [2—5,
9—14]:
;
. (3.23)
Более существенное снижение УБЛ достигается при амплитудном распределении, резко спадающем к краям решетки, но при этом сильнее расширяется ГЛ ДН. Напротив, увеличение амплитуды токов в крайних излучателях АР влечет за собой значительный рост УБЛ и обычно не используется. В последующих разделах пособия свойства излучающих систем с различными амплитудными распределениями будут рассмотрены более подробно. Отметим только, что для антенных решеток можно пользоваться данными, полученными для непрерывных линейных излучателей той же длины L=Nd.
Все полученные выше результаты анализа ДН равноамплитудных АР из изотропных элементов, характерные для режима наклонного излучения, остаются справделивыми и в случае решеток с неравномерным амплитудным распределением токов.
3.3. Влияние фазовых искажений на дн линейной антенной решетки
Реальное фазовое распределение токов в линейной АР может отличаться от требуемого, в частности из-за неточностей изготовления или по другим причинам. Возникающие фазовые ошибки могут быть систематическими или случайными [3—5, 14]. Анализируя влияние систематических ошибок на направленные свойства АР, обычно рассматривают линейные, квадратичные и кубические ошибки, соответственно пропорциональные первой, второй или третьей степени номера излучающего элемента в АР [2]:
,
где Ψmaxi — максимальные величины фазовых ошибок на краях АР по отношению к центральному элементу, i=1; 2; 3.
В случае исходного линейного фазового распределения и линейных фазовых ошибок независимо от вида амплитудного распределения происходит отклонение направления максимального излучения от исходного [2—5, 9—14]. Новое направление максимума ГЛ ДН будет определяться фазовым сдвигом токов с учетом ошибки, т.е. величиной ψ−δΨ.
В случае квадратичных фазовых ошибок обычно имеет место расширение ГЛ ДН, рост УБЛ и пропадание нулей в ДН (так называемое «заплывание» нулей) [2—5, 9—14].
Влияние на ДН АР кубических фазовых ошибок в первом приближении аналогично влиянию линейных ошибок, т.е. приводит к дополнительному отклонению ГЛ ДН с одновременным возрастанием уровня бокового излучения со стороны, в которую отклоняется направление максимального излучения [2—5, 9—14]. Следует отметить, что искажения формы и паразитные отклонения ГЛ ДН, обусловленные фазовыми ошибками, уменьшаются при использовании спадающих к краям АР амплитудных распределений. Интересно, что существует класс амплитудно-фазовых распределений (АФР), обеспечивающий существование фазового центра, совпадающего с центром излучающей системы. Это распределения с четной зависимостью амплитуды относительно центра антенны и нечетной (с точностью до константы) зависимостью фазы [2].