Файл: Каплун, В. А. Обтекатели антенн СВЧ (радиотехнический расчет и проектирование).pdf

Диаграмма направленности без учета вторичных волн

Анализ нерегулярных обтекателей показывает, что для них характерен широкий диапазон изменения углов падения электромаг­ нитных волн, принимаемых или излучаемых антенной, на их стенку

(рис. 2.10).

Используя лучевое представление электромагнитной волны, легко определить деформацию фронта волны, прошедшей через обтекатель. Максимальные искажения будут иметь место в областях, где углы паде­ ния «лучей» на поверхность обтекателя меняются в большей степени, т. е. в областях с наибольшей кривизной. Для конических (или близ-

Р а 5 о ч и й с е к т о р у г л о в

П о л о ж ен и е 1

П о л ож ен и е 2

Используя условия симметрии, можно рассматривать систему ан­ тенна—обтекатель в плоскости, заменив обтекатель клином с гранями, соответствующими по форме образующим обтекателя.

Для конического обтекателя, рассматриваемого в такой аппрокси­ мации, фазовый фронт прошедшей волны для полярного угла ß сос­ тоит из двух линейных участков в общем случае наклонных с углами наклона (ß) и v2 (ß) и ступеньки (фазового скачка) с амплитудой В, расположенной на расстоянии х0 (ß) от центра раскрыва антенны (рис. 2.11). х0 (ß) — величина, связанная с геометрическими размерами обтекателя (углом при вершине 2% и диаметром в месте установки антенны 2D), полярным углом ß, для которого ищется поле, и углом сканирования а соотношением

sin (ß + сс) *0 (ß) = ~ D cos ß tg %

38

Знаки углов а и ß при отсчете по часовой стрелке относительно оси

которое, в свою очередь, зависит от утла падения волны на стенку обтекателя 0Х(ß, х); участок с наклоном v2 (ß) — смещением г|з2 (ß, х) при угле падения Ѳ2 (ß, х). Соответствующие амплитудные значения прошедшего поля — | 7\ (ß, х) | и | Г 2 (ß, х) |.

Рис. 2.11. Определение амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны:

--------------а м п л и т у д н о е р а с п р е д е л е н и е ; _____________ ф а з о в о е р а с п р е д е л е н и е .

С помощью (2.19) в данном случае получается следующее выраже­ ние для диаграммы направленности

а

E ( ß ) - $ [A (ß, х)е'ѵ>№>* + Яа(ß. X) g/V" (ß) *] gік sin ß.v dx. (2.21)

—а

Здесь

N (х) — амплитудное распределение поля в раскрыве антенны без обтекателя (фазовое распределение принято линейным).

Соотношение (2.21) может быть записано следующим образом:

39

где

Л (ß, х) = Ѵ3);

г) (ß, X ) = arc tg

При достаточно малых углах vL и ѵ2, что обычно имеет место на

Так как без обтекателя максимуму диаграммы соответствует ß = О, то предыдущее выражение определяет величину смещения диаграммы ( направленности обтекателем Aß. Распространяя это соотношение на случай п линейных фазовых участков в раскрыве антенны, имеем

ровать линейными участками и антенна работает по методу равно­

40

Положительный знак перед sin yp соответствует левому лепестку диаграммы направленности, отрицательный — правому. При расчете диаграммы (или же ее участков) с помощью этого соотношения целе­

гранного клина* в зависимости от угла сканирования а определяется следующим выражением:

1

Приведенные выше соотношения (2.21) — (2.24) не применимы для «трехмер­ ных» обтекателей. При нахождении диаграмм направленности антенн с обтекате­ лем в трехмерном случае с теми же приближениями (лучевая трактовка) необхо­ димо определять амплитудные и фазовые искажения, создаваемые обтекателем, для каждого «луча» излучающего раскрыва. Искаженное поле за обтекателем на вынесенном (фиктивном) раскрыве образует новое распределение, по которому

Следует отметить, что в данном случае из-за неплоской поверхности обтека­ теля прошедшая волна будет претерпевать дополнительные поляризационные искажения, выражающиеся в появлении перекрестной (кроссполяризационной) составляющей поля, приводящей к дополнительным искажениям диаграмм на­ правленности. Эти искажения также учитываются данной методикой, поскольку каждый луч пересекает поверхность «трехмерного» обтекателя под своим углом и вектор электрического поля падающей волны в каждой точке пересечения ори ­ ентирован относительно поверхности обтекателя различно (раздел 2.3).

Данной методикой могут быть также учтены дополнительные искажения диа­ граммы направленности, возникающие за счет переотражений Части энергии по­ верхностью обтекателя (однократные, двукратные и т. п. переотражения).

Приведенное выше соотношение (2.24), таким образом, не пригодно для опре­ деления коэффициентов прохождения обтекателей при трехмерной постановке задачи. Для получения достоверных данных по коэффициенту прохождения в этом случае, как минимум, необходимо учитывать две взаимно перпендикуляр­ ные плоскости сечения обтекателя. При этом с помощью соотношения (2.24) дол­ жны определяться коэффициенты прохождения для каждого из взятых сечений отдельно (при соответствующих значениях поляризации падающей волны), а за­ тем находиться среднее арифметическое значение из найденных.

Более точные результаты получаются при учете большего (чем два) числа пло­ скостей сечения. В пределе при достаточно большом числе учитываемых лучен коэффициент прохождения (по мощности) будет следующим: .

s

* Отношение мощности, принятой антенной с обтекателем, к мощности, при­ нятой антенной без обтекателя.

41