Файл: Амитей Н. Теория и анализ фазированных антенных решеток.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 258
Скачиваний: 2
178 |
Глава 4 |
связи. Таким образом, |
|
нш & С , =± J ^ |
о,,г, и < + > «гф+ о („ -) (78) |
При ф = ± lied
Г0 = К /с |- ( г И )2 = 0 .
Подынтегральное выражение имеет особенности при двух значе ниях ф (—ked и ked). Разобьем интервал интегрирования иа четыре участка и вычислим интеграл иа каждом участке отдельпо. Рас смотрим сначала интеграл
|
е |
|
л- 1 |
2Yo7l> |
U (гр) e_7ml’ йф = |
d2(Yo + Го)2 Го |
hed
Применяя способ преобразования, использованный при получении соотношения (37), найдем
|
|
|
' + |
0 |
(0 - |
Аналогично получаем |
|
|
|
|
|
о |
2уоФ |
|
|
|
|
-J |
• U (ф) е- '7"’!’ d\|з = |
|
|
||
<*2 (Yo + Го)2 Г0 |
|
|
|||
|
V |
|
|
|
|
|
!2Yo4> |
|
U ( — ф) e771111 cZ-vp = |
|
|
|
i ^2(Yo + ro)2 r 0 |
|
|
||
|
о |
|
к __ \ 1/2 j(n h d + n /4 ) + |
|
|
= j 3 £ n ( - k d ) ( - |
|
0 |
(n"1). |
Видно, что интегралы Ax и Л2 дают одинаковый вклад в асимп тотическое поведение коэффициентов связи. Вычисляя затем интегралы в пределах от 0 до ked и от ked до л (чтобы определить вклад особенности при ф = ked), обнаруживаем, что вклады этих двух интегралов равны по величине, ио имеют противоположные знаки. Таким образом, вклад в асимптотическое поведение коэф фициентов взаимной связи особенности в точке ф = ked имеет
более |
высокий |
порядок |
малости, чем О (п~г). |
Следовательно, |
|||
|
К тт, |
, ,ч / 2 |
\ i/2 |
1 |
X |
|
|
lim Cn — — U (— ked) |
( H V ) |
)i3/- |
|
||||
„„oo |
Yo ' |
' |
\ |
) |
Xe (raft |
jt/4>+ 0(n -2), |
|
|
|
|
|
|
|
Каноническая решетка из тонкостенных волноводов |
179 |
т. е. при больших п коэффициенты взаимной связи |
убывают |
по закону п~3/2. Разность фаз коэффициентов связи для смежных элементов асимптотически приближается к величине ked, являю щейся электрическим расстоянием для волны, распространяющей ся в свободном пространстве. Подобное асимптотическое поведе ние коэффициентов взаимной связи совпадает с асимптотическим поведением коэффициентов взаимной связи для решетки в изотроп ной среде (разд. 6 ). Поскольку даже анизотропия среды ие изме няет асимптотической зависимости взаимного влияния элементов при больших расстояниях, то предположение о том, что подобная асимптотическая зависимость является общим свойством ФАР, лишний раз оправдывается. Обобщение этой закономерности на случай плоских антенных решеток подтверждается значитель ным числом примеров в гл. 7.
П Р И Л О Ж Е Н И Е
ФАКТОРИЗАЦИЯ В МЕТОДЕ ВИНЕРА — ХОПФА
Факторизация выражения
2 w (cos ф— ch w d ) |
(П.1) |
|
d (Y5 —y 2) sh w d |
||
|
||
осуществляется следующий! образом. В множителе |
|
|
cos ф— chwd = 2 sin 1 (ф— / wd) sin -1у (ф + jwd) |
|
синусоидальные функции заменяются бесконечными произведе ниями
cos ф — ch wd =
СО
(ф —j w d f - |
|
|
|
4«2я2 |
|
|
|
00 |
] |
|
|
(чр Н-7'шд?)2 |
|
||
4п2я2 |
|
||
7 1 = 1 |
|
||
СО |
|
|
|
7 1 = 1 |
|
|
|
Ьт + л|? |
(П.2) |
||
d |
|
||
Обозначийг |
|
|
|
2 ля-)-ф \ 2 |
(П.З) |
||
3 |
] |
||
|
12*
180 |
Глава 4 |
Выражение (П.2) можно написать в виде
2
-^2 - (cos ф — сh wd) =
= <v! - r i> П ( = |
) > |
* —Г1»> Ш |
(П.4) |
||||
п= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
Аналогично |
|
|
|
|
|
|
|
sh wd = wd Ц |
( |
) |
12 |
(Y2 - Yn). |
(П.5) |
||
где |
|
n = l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
7 |
о |
/ 1171 |
\ ^ |
(П.6 ) |
|
|
Y„= kc — ( — ) • |
||||||
Подставляя выражения (П.4) п (П.5) |
в выражение (П.1), получаем |
||||||
2ш (cos i|>—ch w d ) _ |
|
|
|
|
|
|
|
d (Y5—у2) sh w d |
|
|
|
|
|
|
|
— ( Y2 —Tg \ |
( d / 2 n n ) 2 (Y2r„) { d / 2 i m ) 2 (y2—IT,,) |
(П.7) |
|||||
~~ VVo —Y2 / n=l |
|
|
|
d / n n ) 2 (Y2—Yn) |
|||
|
|
|
|
Предполагается, что среда обладает небольшими потерями, т. е. к е = к'е — ]к"е. Более того, для обеспечения сходимости обратных преобразований Фурье [выражение (72)] необходимо подходящим образом выбирать контур интегрирования в плоскости комплекс ного переменного у. При этом постоянные распространения уп п Г„ имеют отрицательные мнимые части. Таким образом, выра жение
L+(y) = i ( |
У— Гр |
)П |
(d/2nn)2{y |
Гтг) (у — Г-п ) ej(yd/n)]n 2 |
Yo — Y |
(j'd/пл) |
— Yn) |
||
|
|
|
(y |
является регулярной и аналитической функцией в верхней части плоскости Yt а выражение
1 |
У + г |
\ |
Т Т |
№/2пп)2 (Y + Гп) (У + Г_п) e- j{vd/7[)]n 2 |
L-{y) |
1 \ Уо— У |
/ |
1 1 |
{ — jdlnn)(у+ у„) |
П= 1
—регулярной и аналитической функцией в нижней части плоско
сти у- Итак,
2ш (cos т[) — ch wd) L+ (у)
d (у5—У2) sh wd ~ L_ (y)
Экспоненциальные множители в функциях L+ (у) и L_ (у) введены для обеспечения сходимости бесконечных произведений. Заметим также, что
L+(у) = 1 /М — Y)-
|
|
|
|
Каноническая решетка из тонкостенных волноводов |
181 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
|
|
1. |
W u |
С . |
Р . , |
G a l i n d o V . |
Properties of a Phased Array of Rectangular Wave |
||||||
|
guides with Thin Walls, «IEEE Trans. Antennas and Propagation», 1966, |
||||||||||
2. |
v. AP-14, p. 163—172. |
|
|
|
|||||||
G a l i n d o |
|
V . , |
|
W u С. |
P . |
Numerical Solutions for an Infinite Phased Array |
|||||
|
of Rectangular Waveguides with Thick Walls, «IEEE Trans. Antennas and |
||||||||||
3. |
Propagation», 1966, v. AP-14, p. 149—158. |
McGraw-Hill, |
New York, |
||||||||
C o l l i n |
R . E . |
Field |
Theory |
of Guided Waves, |
|||||||
4. |
1960, p. 465-468. |
|
|
Mutual Coupling in |
Two Dimensional Arrays, |
||||||
B l a s s / . , |
R a b i n o w i t z |
S . J . |
|||||||||
5. |
1957 IRE WESCON Convention Record, Part I, p. 134—150. |
|
|||||||||
H a n n a n |
P . |
|
W . The |
Element-Gain Paradox for |
a Phased-Array Antenna, |
||||||
6. |
«IEEE Trans. Antennas and Propagation», 1964, v. AP-12, p. 423—433. |
||||||||||
A m i l a y |
|
N . , |
|
C o o k J . |
S . , P e c i n a R . G . , W u С . |
P . Mutual Coupling and |
|||||
|
Matching Conditions in Large Planar Phased Arrays, 1964 PTGAP Inter |
||||||||||
7. |
national |
Symposium Program and Digest, p. 150—156. |
|
||||||||
G a l i n d o |
|
V . , |
|
W u С . |
P . |
Asymptotic Behavior of the Coupling Coefficients |
|||||
|
for an Infinite Array of Thin-Walled Rectangular Waveguides, «IEEE |
||||||||||
8. |
Trans. Antennas and Propagation», 1966, v. AP-14, p. 248-249. |
||||||||||
T i t c h m a r s h |
E . C . The |
Theory of Functions, 2nd ed., Oxford University |
|||||||||
9. |
Press, London, 1939, p. 426—427. |
|
|
||||||||
M o r s e P . |
M . , F e sh b a c k |
H . Methods of Theoretical Physics, v. II, McGraw- |
|||||||||
10. |
Hill, New York, 1953, p. 1324. |
|
|
||||||||
W a i t J . |
R . |
|
Electromagnetic Waves in Stratified Media, Pergamon Press, |
||||||||
11. |
New York, 1962, p. 25—35. |
|
|
||||||||
G a l i n d o |
V . , |
W u С. P . |
The Relation Eetween the Far-Zone Pattern of the |
||||||||
|
Singly Excited Element and the Transmission Coefficient of the Principal |
||||||||||
|
Lobe in an Infinite Array, «IEEE Trans. Antennas and Propagation», |
||||||||||
12. |
1966, v. AP-14, p. 397-398. |
Waves from a |
System of |
||||||||
B a k l a n o v |
E . V . Radiation |
of Electromagnetic |
|||||||||
13. |
Semi-Infinite Plates, «Soviet Phys. Doklady», 1964, v. 8, p. 1100—1102. |
||||||||||
K a r j a l a D . |
S . , M i t t r a |
R . Radiation from Some Periodic Structures Excited |
|||||||||
14. |
by a Waveguide, «Electronics Letters», 1965, v. 1, p. I l l —112. |
||||||||||
D u |
F o r t |
E . |
|
C . Finite |
Scattering Matrix for an Infinite Antenna Array, |
||||||
15. |
«Radio Science», 1967, v. 2 (New Series), p. 19—27. |
Radiation |
|||||||||
S i l v e r |
S . |
( ed . ) . Microwave |
Antenna Theory and Design, MIT |
||||||||
16. |
Laboratory Series, v. 12, McGraw-Hill, New York, 1949, p. 89. |
||||||||||
L e e |
S . |
W . |
Radiation from an Infinite Aperiodic Array of Parallel-Plate |
||||||||
|
Waveguides, |
«IEEE |
Trans. Antennas and Propagation», 1967, |
v. AP-15, |
p.598—606.
17.W u С . P . Analysis of Finite Parallel-Plate Waveguide Arrays, IEEE Inter
|
national G-AP Symposium Digest, 1968, p. 124—133; IEEE Trans. Anten |
|||
18. |
nas and Propagation, 1970, p. 328—334. |
|||
B u d d e n |
K . |
G. Radio Waves in the Ionosphere, Cambridge University Press, |
||
19. |
London, |
1961. |
||
N o b l e N . |
Methods Based on the Wiener-Hopf Technique, Pergamon Press, |
|||
20. |
New York, 1965. |
|||
W u |
С . |
P . |
Diffraction of a Plane Electromagnetic Wave by an Infinite |
|
|
Set of Parallel Metallic Plates in an Anisotropic Plasma, «Can J. Phys.», |
|||
21. |
1967, v. 45, p. 1911—1923. |
|||
W u |
С . P . , |
G a l i n d o V . Radiation from an Infinite Phased Array of Parallel- |
||
|
Plate Waveguides in an Anisotropic Plasma, IEEE International G-AP |
|||
22. |
Symposium Digest, 1966, p. 9S—101. |
|||
S c h w i n g e r |
J . , S a x o n D . Discontinuities in Waveguides — Notes on Lectu |
res by J. Schwinger, Gordon and Breach, New York, 1968, Chapter V.