Файл: Амитей Н. Теория и анализ фазированных антенных решеток.pdf

Поскольку возбуждающее поле волноводов ые изменяется, матрица рассеяния S для Р 1 входов известна. Определив матрицу S, можно нагрузить решетку, как показано па рис. 8.3, н найти комплексный коэффициент отражения возбуждаемого элемента и другие характеристики решетки. Если Р — 1 нагрузок короткозамкнуты

Г „= - e 2vorfn,

то расстояния cln следует выбрать такими, чтобы исключить появ­ ление поверхностных волн, характерных для полностью возбуж­ денной решетки, п улучшить согласование [176, 18] при измене­ ниях управляющих фаз ф.

1.3.2. Решетки с периодически расположенными дроссельными элементами и характеристический определитель. После того как поверхностные волны исключены, можно попытаться улучшить согласование решетки. Некоторые способы согласования рассмо­ трены в гл. 9. Таким образом, подавление поверхностных волн, которые могут возникать в полностью возбужденной решетке, является наиболее важной задачей. Для решения этой задачи обычно применяют периодически расположенные дроссельные элементы (рис. 8.3) и используют матрицу рассеяния S. Для определения величин dn (местоположения короткозамыкателей), при которых в решетке не возбуждаются поверхностные волны,

(см. разд. 1.1.3). Но, как было показано выше, вероятность воз­ буждения поверхностной волны в такой решетке очень мала. Решетка такого типа обладает потерями, п поэтому в общем случае

ееприменение нежелательно.)

Вкачестве примера использования определителя 3 Р для нахождения соответствующих положений короткозамыкателей

рассмотрим случай Р = 2 {т. е. имеется только один дроссель­ ный элемент и один возбуждаемый элемент). Рассмотрим решетку, схематически показанную на рис. 8.5. В этой решетке короткозамыкатель находится на расстоянии d2 = с (в волноводе с индек­ сом 2). Можно предположить, что существует положение короткозамыкателя и для волновода с индексом 1: d1 = h, т. е. такое, при котором получаемая модулированная структура будет поддержи­ вать распространение поверхностной волны. Так, например, в работе [И] для h и с найдены решения, при которых поверхно­ стная волна будет существовать в решетке из тонкостенных парал­ лельных пластин. Разумеется, если положить 3 2 = 0 [см. выраже­ ние (11)], то получим в соответствии с работой [11] такое решение,

Следовательно, необходимо выбрать величину с так, чтобы

3}2= (evoft— Re~?оЛ) (еvoc — R 'е~vo=)

_|_ (етоо — Re-voc) (evoft — R'e~vo*) ф 0

для всех возможных значений h и ф в видимой области. Если пред­

некоторую поверхность. Если проекция этой поверхности иа ось с превышает по длине Xs, то не существует таких значений с, при которых 352 Ф 0. Тогда необходимо положить Р = 3 и искать решение для двух положений короткозамыкателей, при которых 35з ф 0. Если же проекция поверхности, определяемой условием 3)2 = 0, не превышает по длине Kg, то можно выбрать любое значение с вне этой проекции, при котором 352 ф 0. Следова­ тельно, в этом случае поверхностные волны не возбуждаются.

изменение конструкции основного волнового элемента. Этот спо­ соб эффективен, если «причина» возникновения поверхностной волны в некоторой степени понятна.

Так, например, известно, что диэлектрические вставки в волно­ водах при некоторых условиях вызывают резонанс поверхностной волны в решетке (подробно эти эффекты рассмотрены в гл. 6. п 7). Изменяя диэлектрическую проницаемость или толщину вставки, можно исключить поверхностную волну. Этот способ гораздо легче осуществить, чем способы, рассмотренные выше. Диэлек­ трический лист, по крайней мере теоретически, можно поднять над апертурной плоскостью [19] так, чтобы затухающие простран­ ственные гармоники не были с ним связаны. В этом случае поверх­ ностные волны в листе не распространяются. Аналогичную про­ цедуру можно было бы проделать и с диэлектрическими вставка­ ми, меняя их положеиие внутри волновода. Однако эти регулиров­ ки не всегда можно реализовать практически; кроме того, поверхностные волны часто возбуждаются в решетке, не содержа­ щей диэлектрических материалов [20, 21].

Один из способов снижения уровня дополнительных главных лепестков в решетках с фиксированным положением луча состоит

354 Глава 8

определяют граничную геометрию решетки. При решении гранич­ ных задач для решеток с подобной геометрией можно использовать численные методы, описанные в дайной книге, хотя их примене­ ние связано с большими трудностями.

Краевые условия, показанные на рис. 8.6, б и 8.7, б, также анализируются методами, описанными в данной книге, но более просто. Так, например, анализ конечной решетки, включенной в состав бесконечной решетки из пассивных элементов (рис. 8.7, б),

Рпс. 8.6. Решетка конечных размеров в свободном пространстве (а) п в составе модулпроваппоп структуры (б).

приведен в работе [4], а также в гл. 4. Математические методы анализа решетки конечных размеров в составе модулированной ребристой структуры (рис. 8.6, б) подробно описаны в начале этой главы. Наконец, анализ решетки в бесконечном плоском экране (рпс. 8.7, а) дап в работах [5, 24], а также ниже в дайной главе.

Хотя структуры, окружающие конечные решетки на рис. 8.6, б и 8.7, б, являются неограниченными, их размеры часто можно уменьшить, не изменяя при этом расчетные характеристики возбуждаемых элементов решетки (как в ее центре, так и на краях). Это означает, что после выполнения математического анализа решеток, показанных на рис. 8.6, б и 8.7, б можно опре­ делить амплитуду полей на краях модулированной структуры, пассивных волноводов и плоского экрана. На некотором расстоя­ нии от конечной решетки поля на дополняющих структурах (модулированной структуре, бесконечном плоском экране и т. п.) могут оказаться очень малыми, так что резкое удаление остальной части структуры мало повлияет на характеристики решетки конеч­