Расчёт антенной решётки

Как уже отмечалось, антенные решётки позволяют сделать диаграмму остронаправленной, увеличить КНД антенны, обеспечить возможность обзора довольно широкого сектора пространства. Исходными данными для расчёта антенной решётки является сектор сканирования и длина волны.

АР является линейной, все излучатели одинаковы, следовательно, нужно рассчитать расстояние между излучателями, чтобы после можно было построить ДН множителя линейной эквидистансной решетки. Схематически решетка представлена на рис.2.

Согласно заданию решетка должна обеспечивать электрическое качание луча, т.е. сканирование. Это возможно реализовать в случае несинфазного режима работы. В основу положено то свойство, что при изменении разности фаз токов соседних излучателей  от 0 до , направление максимального излучения плавно поворачивается от нормали к плоскости решетки. В случае если решетка синфазная, то расстояние между элементами следует выбирать оптимальным, т.к. в случае если это расстояние окажется больше, т.к. начнут появляться дифракционные лепестки. Для несинфазной антенной решетки расстояние между элементами следует выбирать меньше оптимального, в противном случае при отклонении луча дифракционные лепестки множителя решетки будут входить в основной лепесток ДН излучателей, что приведет к росту боковых лепестков ДН решетки

Для расчета воспользуемся формулой:

Где α=30° - угол сканирования. Получаем d=3,3 см. Исходя из условия, что длина антенной решетки l=6λ и ширины излучателя 2R=0,328 выбираем d=0,648и получаем 9 излучателей.

По техническому заданию требуется обеспечить уровень боковых лепестков в Е плоскости - 16 дБ, следовательно, в этом случае равноамплитудное возбуждение элементов решетки не подходит. Выберем распределение "Косинус на пьедестале" и по известной формуле [5] рассчитываем ДН множителя решетки.

Диаграмма направленности АР определяется перемножением ДН одиночного излучателя и ДН множителя решетки.

Диаграмма направленности множителя решетки представлена на рис.3, а диаграмма направленности АР представлены рис.4 для случая α =0 и на рис.5 для α =30° в плоскости Е. Для плоскости Н ДН будет иметь вид ДН одиночного излучателя.

рис.3

рис.4

рис.5

Ширина диаграммы направленности:

Ширину ДН по уровню 0,5 можно определить по ДН в Е плоскости по уровню 0,707.

ФрешЕ=8E

ФрешН=220.5=52E

Расчет коэффициента усиления антенной решетки:

Коэффициент усиления антенной решетки с равноамплитудным возбуждением определяется как произведение: , где -количество излучателей в решетке,  - коэффициент усиления одиночного излучателя.

При ориентации луча в направлении нормали решетки КНД , при равноамплитудном возбуждении , тогда  Коэффициент усиления  ( -КПД), тогда при не равноамплитудном возбуждении , для распределения "Косинус на пьедестале"

G=9C14,9C0,949=127,2609 дБ

Полоса пропускания:

Полоса пропускания всей антенной решетки зависит от допустимого снижения коэффициента усиления при изменении частоты. Выберем допустимое значение снижения коэффициента усиления , тогда полоса пропускания определяется по формуле:

Uдоп ( ) =0,4