УчПос 1_Дианов ДБ

стиповерхностныхантеннкрасчетухарактеристикинаправлен­ ностилинейнойантенны.

4,3. Теоремасложения

Теоремасложенияестьничтоиноекакприменениепринци­ пасуперпозициикрасчетухарактеристикинаправленности.

Еслиантенна, обладающаяамплитудно-фазовымраспределе­

характеристикина! эавленностиэтойжеантенны, ноимеющиесо­ ответственноамплитудно-фазовыераспределения0,{х,1|) Л ^Ч );

аийгнекоторыепостоянные. Рассмотримпримерыпримененияэтойтеоремы.

I . Имеетсядискретнаялинейнаяэквидистантнаяа н т е н н а ,

точниковимеюте д и н и ч н у юамплитуду. Полеизлучениятакойа н ­

Последняяформулапредставляетсобойненормированную характеристикунаправленностирассматриваемойантенны.

Вчастности, еслидопустить, что А = 0, тополученная формулавыражаетсобойхарактеристикунаправленностирассмат­ риваемойантенны, когдаэлементсномером I изъятизантенны (практическиэтосоответствуетвыходуизстрояпреобразова­ теля).

внутреннийинаружныйрадиусыкольцевогопоршня. Дляопределенияхарактеристикинаправленностирассматри­

ваемойантеннывоспользуемсяизвестнымрешениемзадачиополе

излучениякруглогопоршневогоизлучателявбесконечномжестком экране.

0 Известно, чтопотенциалскорости, создаваемыйвдальней зонекруглымпоршневымизлучателем, даетсяформулой

Нормированнаяхарактеристиканаправленностикольцевогопорш-

нянаосновании(4.13) выражаетсяформулой 2.3,(каьзд.1И ЕЗДка,&и\Л)

5. ЛИНЕЙНЫЕАНТЕННЫОАМШШТУДНЫМРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ •

Перейдемкрассмотрениювопросаовлиянииамплитудного распределениянахарактеристикинаправленностилинейныхан­ тенн.

Начнемисследованиехарактеристикнаправленностиспри­ меров.

I. Непрерывнаяантеннасоступенчатымраспределениемам­ плитуды(ряс.4.2’'.

Формуладляхарактеристикинаправленности(4.4) состоит лздвухсомножителей, каждыйизкоторыхзависитотсвоеголи­

между (1 иI . Нарис.5.1,апредставленадиаграмманаправлен­ ностипервогосомножителяхарактеристикинаправленностирас­

Выберемсоотношениемевду{, ии. таким, чтобыпервый нульвторогосомножителяхарактеристикинаправленности Кв^)= = | С05ЗЬГ1 , где 2г= (ипД-бшЛ,,), совпалбыспервымпобоч­ ныммаксимумомЯ,(г.,) (рис.5.1,6). Этобудетиметьместо, если соблюдаютсяследующиеравенства: ,

Т-М-^О-Т»

откуда С ■ 3(1.

- 64 -

Привыполненииполученногоравенства, какэтоследует из(5.1), имеем

Такимобразом, еслиучастокантеннысудвоеннойамшшту-

Рис.5.1

дойсоставляетполовинувсейдлиныантенны, топервыйнуль одногоизсомножителейхарактеристикинаправленностисовпа­ даетспервымпобочныймаксимумомвторогосомножителя. В этомслучаехарактеристиканаправленностиантенны

К<(1^Я, будетиметьсильноуменьшенныепервыепобочные максимумы(около4Х отглавногомаксимума) (рис.5.1,в). Уменьшениевеличиныпобочныхмаксимумов, достигаемоетаким амплитуднымраспределением, сопровождаетсярасширениемглав­ ногомаксимума. Действительно, первыенулихарактеристикина­ правленностиимеютместопривыполненииравенства

- 65 -

Сравнениеэтогорезультатасаналогичнымдляантенныбезам­ плитудногораспределена [формула(3.12)] показывает, что рассматриваемаяантеннаимеетболееширокийглавныймаксимум.

2. Непрерывнаяантеннасамплитуднымраспределением, ли­

нейноспадающимкеекраям.

• Характеристиканаправленноститакойантенныбылаполуче­ наспомощьютеоремыумножения[формула(4.5)] . Нарис.5.2 пунктирнойкривойпоказанахарактеристиканаправленностина-

Рис.5.2

прерывнойантенныбезамплитудногораспределения, сплошнойлиниейхарактеристиканаправленностирассматрива­ емойантенны, вычисленнаяпоформуле(4.5). Изрисунка вадио, чтоуровеньпобочныхмаксимумовуэтойантенныоказы­ ваетсясильносниженным(первыйпобочныймаксимумсоставляет менееЪ% отглавного). Угловаяширинаглавногомаксимумаста­ лабольше, чемуантеннытакойжедлины, нобезамплитудного распределения. Угловаяширинадопервымнулямхарактеристик!', направленностиопределяетсяформулой

где. Ь= 2 [ - полнаядлинаантенны. Узловаяширинаантенныэтойжедлины, нобезамплитудно­

гораспределения, каквидноизсравнения(З.П) сполученной формулой, меньше.

3. Непрерывнаяантеннасамплитуднымраспределением, из­ меняющимся. позаконукосинуса.

Рассмотримантенну, укоторойамплитудноераспределение

гдепредполагается, чтоцентрантеннысовпадаетс X = О. Амплитудноераспределение(5.4), такжекакиамплитудныерас­ пределения, рассмотренныевпредвдущихпримерах, относитсяк классуспадающихккраямантенныамплитудныхраспределений.

Используя(3.2), имеем

Главныймаксимумхарактеристикинаправленностиориентирован внаправлении1Г0 • Нормированнаяхарактеристиканаправленнос­ тидаетсяформулой

Определимугловуюширинуглавногомаксимумапопервым

т.е. главныймаксимумболееширокий, чемуантенныбезампли­ тудногораспределения.

- 67 -

где т. - степеньбинома. Посколькучислокоэффициентовна единицубольше чемт , можнонаписать п = пг+ I, гдеа - числоисточниковвантенне.

Например, пустьантеннасодержит а = 6 источников. Тогдаамплитудноераспределениеимеетвид: I; 5; 10; 10; 5;1. Биномиальноеамплитудноераспределениетакжеотноситсяк классуспадающихккраямантенныамплитудныхраспределений.

Определимхарактеристикунаправленностирассматрива­ емойантенны.

Основываясьна(2.2), можнонаписать

Рис.5.3 линяясоответствуетрезультирующейхарактеристикенаправлен­ ности. Видно, что&*‘аантеннатакжехарактеризуетсяуменьшен­ нымуровнемпобочныхмаксимумов. Величиныпобочныхмаксимумов здесьсоставляютУ , 4 , 2 % . . . (за.10С$ принятавеличина главногомаксимума).

4. Линейнаядискретнаяантеннасбиномиальнымраспреде­ лениемамшштудисточников.

Пустьимеетсялинейнаядискретнаяэквидистантнаяантенна длиной I срасстояниеммездусоседнимиисточниками, рав­ ным(1 . Будемсчитать, чтоантеннахарактеризуетсясимметрич­ нымотносительноеецентраамплитуднымраспределением. При­ мем, чтоамплитудыисточниковпропорциональныкоэффициентам биномаНьютза, т.е. пропорциональныследующимчислам:

- 68 -

Нормированнаяхарактеристиканаправленностидаетсяформулой

№-7)

Определимугловуюширинуглавногомаксимуманауровне0,707. Предполагая^, чтоглавныймаксимумдостаточноострый, имеем

°м Сравнивая(5.9) сформулой(2.33), можноубедиться, чторас-

- 69 -

сматриваемаяантеннаимеетболееширокийглавныймаксимум, нежелиантеннабезамплитудногораспределения. Характеристи­ канаправленности(5.7) представленанарис.5.4 (пунктирная криваядля П, = 2, сплошнаяIX=5).

Рис.5.4

Особенностьюхарактеристикинаправленностиантеннысби­ номиальнымамплитуднымраспределениемявляетсяотсутствие побочныхмаксимумовпривозможностисуществованиядобавочных максимумов. Условиеотсутствиядобавочныхмаксимумовнаосно­ вании(5.7) выражаетсяввиде

рактеристиканапрарпенностиимеетодинглавныймаксимум, ве­ личинакоторогоплавноспадаетдонуля. Несмотрянаотсут­ ствиепобочныхмаксимумов, полеизлученияприбольшихзначе­ нияхугла в (внеусловнойобластиуглов, занимаемыхглав­ ныммаксимумом) следуетрассматриватькакпобочноеполе. Уровеньпобочногодоляуэтойантенныниже, чемуантенны безамплитудногораспределения.

Рассмотренныепримерылинейныхантеннсамплитудными распределениями, спадающимиккраямантенны, показывают, что такиеамплитудныераспределенияприводяткуменьшениюуров­ няпобочногополяирасширениюглавногомаксимума. Этотре­ зультатхарактерендлявсехантеннстакогородаамплитудным распределением.

Приамплитудныхраспределениях, нарастающихккраяман-' тенн, имеетместопротивоположныйрезультат: уменьшениеши­ риныглавногомаксимумаприувеличенииуровняпобочногополя. Неостанавливаясьподробнонаэтомвопросе, отметимодин пример.

Вдодразд.4.2 антеннаввдцеизлучающейокружностибыла сведенакантенневвидеотрезка^прямойлинии, носамплитуд­ нымраспределениемвидаА(х)~ • (рис.4.8,б). Характе­ ристиканаправленноститакойантенны, определяемаяформулой (4.10), обладаетследующимисвойствами. Полнаяугловаяшири­ наглавногомаксимума, определяемаяпопервымнулямхаракте­ ристикинаправленности,

• (5Л1)

Величиныпобочныхмаксимумовсоставляют40 , 30 , 25$. Сравнениеформулы(5.II) с(3.12) показывает, что(5.11)

даетменьшуюугловуюширинуглавногомаксимума, затовеличи­ ныпобочныхмаксимумовукруговойантеннызначительнобольше, чемулинейнойантенныбезамплитудногораспределения.

Литература

Основ.чая

1.СмарышевМ.Д. Направленностьгидроакустическихан­ тенн. -Л .'. Судостроение, 1973.

2.СвердлинГ.М. Прикладнаяакустика. - Л.: Судострое­

ние, 1976.

3. ТюринА.М., ЗарайскийВ.А. Теориягидролокации. -Л.:

В,ЛОЛА , 1975.

Дополнительная

1.ТюлинВ.Н. Теорияакустическогопеленгования. - Л.:

гУАКВ, 1954■,

2.ОрловЛ.А., ШабровА.А. Расчетипроектированиеан-

тбн'нгидроакустическихрыбопоисковыхстанций. - М.: Пищевая промышленность, 1974.

3.ЖуковВ.Б. Расчвтгидроакустическихантеннподиаграм­ менаправленности. - Л.: Судостроение, 1977.

4.АйзенбергГ.З. Антенныультразвуковыхволн. - М.:

Овязьиздат, 1957.

5. ФрадинА.З. Арг-бннысверхвысокихчастот. - М.: Сов.

радио,.1957.

6.Шубаринй.В. Антеннысверхвысокихчастот. - Харьков, Изд-воХарьк.гос.ун-та, 1960.

7.Антенныерешйтхш. Методырасчетаипроектирования: Обзорзарубежныхработ/Под общейрад.Л.С.Беиенсона. - М.:

Сов.радио, 1966.

8. СканирующиеантеннысистемыСВЧ: Пер.сангл./ Под ред.Г.Т.Маркова, А.Ф.Чаплина. - М.: Сов.радио, 196с. Т.1-Ш.

2.3.Коэффициентконцентрациидискретнойлиней­ нойантенны. ............... ............................ 28

2.4.Зависимостькоэффициентаконцентрациили­ нейнойэквидистантнойантенныотееосновныхпара­