Направленные свойства антенных решеток

ГУАП

КАФЕДРА № 22

ОТЧЕТ
ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

Санкт-Петербург 2019

1 Направленные свойства двухэлементной антенной решетки

Если источник сигнала располагается под углом θ относительно нормали к оси решетки, то фронт плоской волны приходит ко второму элементу с задержкой относительно первого. Время задержки равно

[pic 1]

Выходной сигнал антенной решетки у(t) равен сумме сигналов от обоих элементов, т. е. у(t)=x(t)+x(t–τ). При узкополосном сигнале х(t) с центральной частотой спектра f0 время задержки τ сводится к фазовому сдвигу ψ=2πd⋅sin(θ)/λ0, где λ0 – длина волны, соответствующая частоте f0: λ0=c/f0.

Тогда результирующий выходной сигнал решетки может быть получен и виде суммы сигналов от каждого элемента с учетом фазо- вого сдвига, т. е. векторной суммы

[pic 2]

Диаграмма направленности решетки определяется соотношением

[pic 3]

Нормированная диаграмма направленности двухэлементной решетки, измеряемая в децибелах, определяется как

[pic 4]

В зависимости от расстояния между элементами изменяет фазовый сдвиг между сигналами от первого и второго элементов. Так как сигналы складываются, получается различная амплитуда диаграммы направленности антенной решетки.

Если же расстояние d между элементами решетки меньше λ0/2, то полного подавления сигнала при θ=±90° не происходит, и в пределе при d стремящемся к 0 (без учета эффектов взаимной связи между элементами решетки) диаграмма становится ненаправленной, как у одиночного элемента. Известно, что различие между диаграммами направленности одного и двух близко расположенных (менее, чем на λ0/4) элементов невелико. Поэтому решетки, содержащие много близко расположенных элементов, считаются «неэффективными» в том смысле, что они содержат гораздо большее число элементов, чем это необходимо для формирования заданного уровня боковых лепестков и ширины диаграммы направленности.

Если расстояние между элементами решетки выбрать больше 0,5λ0, то нули диаграммы направленности переместятся из положений θ=±90° при d/λ0=0,5 в положения θ=±30° при d/λ0=1,0.

При увеличении расстояния между элементами до величины d=1,5λ0 ширина главного лепестка уменьшается, наблюдается смещение нулей главного лепестка и появление двух новых нулей у интерференционных лепестков при θ=±90°. Дальнейшее увеличение межэлементного расстояния δ приводит к появлению дополнительных нулей, возникновению интерференционных лепестков и уменьшению ширины главного лепестка диаграммы направленности.