Фазовый центр антенны

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 16:38, 30 мая 2017.


Фазовый центр антенны — это точка, в которую можно поместить одиночный излучатель сферической волны, эквивалентный рассматриваемой антенной системе в отношении фазы создаваемого поля.

Содержание

Предположим, что фазовый центр («фокус») имеется и находится на линии расположения излучателей на расстоянии x от 1-го излучателя. Обозначим расстояние от фазового центра до точки наблюдения через и выразим расстояние черeз Тогда:

Если координата фазового центра, то это выражение при не должно зависеть от Требуя выполнения этого условия, получаем

откуда

Таким образом, рассматриваемая антенна имеет фазовый центр, который совпадает с её геометрическим центром. Этот вывод справедлив в общем случае для любой синфазной антенны. При отсчёте расстояния от фазового центра с учетом того, что амплитуда поля практически не меняется при перемене начала отсчёта в пределах антенны, поле

Так как вибраторы, образующие решетку, обладают слабой направленностью, диаграмма направленности решетки в основном определяется множителем решетки Множитель решетки зависит от числа излучателей и расстояния между ними, выраженного в длинах волн (см. формулу ). Этот множитель не зависит от угла, а это значит, что в плоскости, перпендикулярной линии расположения излучателей (при ), диаграмма направленности решетки совпадает с диаграммой одиночного излучателя, а поле возрастает пропорционально числу излучателей:

Это следует из выражения при В плоскости, проходящей через линию расположения излучателей (), диаграмма направленности решетки отличается от диаграммы напрвленности одиночного излучателя. Пусть в этой плоскости диаграмма направленности одиночного излучателя — ненаправленная. Тогда диаграмма направленности решетки будет определяться только множителем решетки, который в нормированном виде записывается как зависимость множителя решётки от обобщённой координаты

Множитель решетки является периодической функцией с периодом и при изменении угла проходит через свои максимальные и минимальные значения. Поэтому диаграмма направленности решетки имеет многолепестковый характер. Боковые лепестки ДН являются основным фактором уязвимости. В каждом из периодов этой функции имеется один главный лепесток и несколько боковых. График функции симметричен относительно точек а сама функция при этих значениях максимальна. Между соседними и главным лепестками имеется направление нулевого излучения и боковых лепестков. Максимумы боковых лепестков убывают при удаления от каждого главного лепестка. Наименьшими при этом являются те лепестки диаграммы направленности, которые находятся в середине интервала между соседними главными максимумами. Относительная величина боковых лепестков

где

В решетках с большим числом излучателей уровень первых боковых лепестков может быть найден по упрощенной формуле:

и при величина первого бокового лепестка равна 0,217 (или −13,2 дБ) относительно главного.

На практике обычно требуется получить диаграмму направленности решетки с одним главным максимумом излучения. Для этого необходимо, чтобы в интервал изменения обобщенной координаты определяемый неравенством и соответствующий реальной диаграмме направленности решетки попадал лишь один главный максимум функции . Это будет в том случае, если ширина интервала изменения равная меньше то есть или Таким образом, расстояние между соседними излучателями в решетке должно быть меньше длины волны генератора. Угловые границы главного лепестка по уровню излучения могут быть найдены из формулы путём приравнивания нулю числителя множителя решетки или так как множитель решетки с изменением угла изменяется значительно быстрее, чем первый множитель формулы , и определяет в основном диаграммой направленности решетки. Из последнего соотношения следует . При большом числе излучателей можно принять . Отсюда угловая ширина главного лепестка диаграммы напрвленности , или . Таким образом, для получения узких диаграмм направленности необходимо увеличивать длину антенны . Но так как расстояние между излучателями должно быть меньше длины волны генератора (для получения одного главного максимума излучения), повышения направленности добиваются увеличением числа излучателей решетки .

См. также