Кольцевые концентрические антенные решетки с широкоугольным сканированием

• Автор: Овчинникова, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 ОБЩИЕ СВОЙСТВА КОЛЬЦЕВЫХ КОНЦЕНТРИЧЕСКИХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК

1.1 Сравнение кольцевых концентрических антенных решеток с другими типами антенных решеток
1.2 Выводы

2 КОЛЬЦЕВЫЕ КОНЦЕНТРИЧЕСКИЕ АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ

2.1 Характеристики направленности кольцевых концентрических антенных решеток

2.2 Частотные характеристики кольцевых концентрических антенных решеток

2.3 Взаимодействие в кольцевых концентрических антенных решетках

2.4 Кольцевые концентрические антенные решетки с двумерным сканированием

2.5 Характеристики направленности кольцевых концентрических антенных решеток сверхкоротких импульсов
2.6 Минимизация уровня боковых лепестков
2.7 Схемы возбуждения кольцевых концентрических антенных решеток
2.8 Выводы
3 СИНТЕЗ КОЛЬЦЕВЫХ КОНЦЕНТРИЧЕСКИХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК
Предварительные замечания
3.1 Постановка задачи

3.2 Синтез амплитудного распределения в кольцевых концен- 76 трических антенных решетках
3.3 Расчет диаграммы направленности кольцевой концентриче- 79 ской антенной решетки с заданным уровнем боковых лепестков с помощью ряда Фурье-Бесселя
3.4 Расчет диаграммы направленности кольцевой концентриче- 86 ской антенной решетки с заданным уровнем боковых лепестков с помощью ряда Шлемильха
3.5 Выводы
4 КОНЦЕНТРИЧЕСКИЙ СФЕРИЧЕСКИЙ ВОЛНОВОД
4.1 Предварительные замечания
4.2 Уравнения поля в волноводе
4.3 Интегрирование волнового уравнения. Компоненты поля ти-

4.4 Выводы
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертации
Фазированные антенные решетки (ФАР) являются одним из наиболее перспективных типов антенн, находящих все большее применение в различных радиоэлектронных системах. Плоские антенные решетки наряду с преимуществами имеют ряд ограничений, затрудняющих их широкое использование; ограниченный сектор сканирования, узкая полоса, трудности, связанные с размещением излучателей с шагом порядка пол длины волны в полотне антенны и большая стоимость. Известны и ранее исследованы выпуклые ФАР (ВФАР), позволяющие расширить сектор сканирования, полосу и увеличить расстояние между элементами. Однако, при широкоугольном сканировании возникает необходимость коммутации излучающего полотна, поэтому их широкое применение ограничено.
Одной из важнейших задач современного развития теории и техники антенн является изыскание путей построения антенн, обладающих широким сектором сканирования, широкой полосой и числом элементов, приближающимся к теоретически минимальному [1]. В работе рассматриваются кольцевые концентрические антенные решетки (ККАР), позволяющие в определенной мере решить поставленную задачу. Кольцевые концентрические антенные решетки являются дальнейшим развитием ВФАР, которые были исследованы ранее и их положительные свойства известны [2]. Переход от выпуклых поверхностных решеток к выпуклым решеткам с пространственным размещением элементов позволил устранить основной недостаток ВФАР - необходимость коммутации излучающего сектора. При переходе к ККАР удалось сохранить диапазонность и широкополосность ФАР.
В одной из первых работ [4], посвященных ККАР и концентрическим эллиптическим антенным решеткам, приводится описание таких решеток как одной из возможных форм антенн без подробного анализа их характеристик. В работе отсутствует исследование характеристик, включая диапазонность, число элементов, а таюке исследование возможных преимущества и недостатков подобных антенн.
Ниже приводится обзор существующих работ в этой области.

Однако, при сканировании в двух плоскостях происходит изменение ширины ДН в вертикальной плоскости, пропорциональное изменению эквивалентной апертуры и отмеченные выше диапазонные свойства ухудшаются (появляется УЧЧ).
2.5 Характеристики направленности кольцевых концентрических антенных решеток сверхкоротких импульсов
Практическое создание радиосистем со сверхкороткими импульсами (СКИ) ( РЛС, РЭБ и другие) требует применения электрически сканирующих антенн СКИ. Отсюда следует важность знания характеристик антенной решетки СКИ с электрическим сканированием: реализуемая ширина луча, сектор сканирования и изменение характеристик антенны в секторе сканирования. Проведенные исследования характеристик сканирующих антенн СКИ [37-42] показывают, что они зависят от формы и длительности излучаемого импульса. По результатам экспериментальных измерений [39], антенны СКИ имеют узкий сектор сканирования (±20°).
Влияние сверхкороткого радиоимпульса на характеристики антенн рассматривалось впервые в [36] и основным фактором, ограничивающим полосу являлось смещение луча в пространстве. Приведенное выше исследование частотных характеристик ККАР показывает, что в них отсутствует УЧЧ и при использовании сверх-широкополосных (СШП) излучателей и схемы возбуждения, характеристики направленности таких антенн могут быть значительно лучше, чем характеристики линейных и плоских антенн СКИ.
В настоящее время для анализа характеристик антенн СКИ используется пространственно-временной метод и метод спектрального анализа. Применение спектрального анализа для определения характеристик направленности (ДН, ширины луча, уровня бокового излучения и КПД) позволяет выявить характеристики с единых позиций для различных классов антенн: апертурных и решеток. При спектральном анализе зависимости ДН антенны СШП от заданного стороннего тока (электрического или магнитного) функции ІД), ЕД) переходят к спектральной плотности БДсо), которые связаны между собой прямым и обратным преобразованием Фурье.