Фазированные антенные решетки с секторными парциальными диаграммами направленности

• Автор: Скобелев, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 349 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ И СООТНОШЕНИЯ
1.1. Основные характеристики
1.1.1. Диаграммы направленности элемента и решетки
1.1.2. Множитель решетки
1.1.3. Коэффициент направленного действия, коэффициент усиления и эффективность излучения
1.2. Модель в виде бесконечной решетки
1.2.1. Квазипериодическое возбуждение
1.2.2. Апериодическое возбуждение
1.3. Идеальная диаграмма направленности элемента решетки
1.3.1. Максимальный уровень
1.3.2. Контуры идеальной диаграммы направленности элемента
1.3.3. Коэффициент усиления элемента на идеальном контуре
1.3.4. Эффективность идеального элемента и взаимная связь
1.3.5. О реализуемости идеальной контурной диаграммы направленности
1.3.6. Свойства ортогональности
1.4. Диаграмма направленности с неидеальным контуром
1.5. Минимальное число управляемых элементов
1.5.1. Вывод расчетных выражений
1.5.2. Коэффициент использования управляемых элементов
1.6. Двумерные задачи для одномерно-периодических структур
1.6.1. Поля при квазипериодическом возбуждении
1.6.2. Возбуждение одного входа решетки

1.6.3. Идеальные характеристики элемента в решетке
Приложение 1.1. Коэффициент усиления элемента решетки на идеальном контуре
Приложение 1.2. О формировании ортогональных лучей плоским рас-
крывом
Приложение 1.3. Об эффективности плотной решетки, формирующей контурную диаграмму направленности
ГЛАВА 2. РЕШЕТКИ С МНОГОПОЛЮСНЫМИ СХЕМАМИ
2.1. Обзор технических решений
2.1.1. Решетка на основе матриц Батлера
2.1.2. Схема Немита
2.1.3. Схема Мейлу и Франки
2.1.4. Схема Фразиты, Лопеза и Джанини
2.1.5. Схема Дюфорта
2.2. Многокаскадная шахматная схема
2.2.1. Анализ характеристик излучения
2.2.2. Постановка и решение задачи синтеза
2.3. Экспериментальные исследования решетки с шахматной схемой
2.4. Линейная решетка с шахматной схемой как облучатель параболической цилиндрической антенны
2.4.1. Постановка и решение задачи
2.4.2. Предельно достижимый коэффициент усиления антенны
2.4.3. Результаты, сравнение и обсуждение
2.5. Квазиоптические аналоги шахматной схемы
2.5.1. Особенности геометрии решетки
2.5.2. Диаграмма направленности подрешетки
2.5.3. Результаты расчетов

ГЛАВА 3. РЕШЕТКИ СВЯЗАННЫХ ДВУХМОДОВЫХ ВОЛНОВОДОВ
3.1. У прощенная модель
3.2. Усовершенствованная модель для сканирования в Е-плоскости
3.2.1. Геометрия и возбуждение решетки
3.2.2. Математическая модель решетки
3.2.3. Предельные характеристики при двухмодовом возбуждении
3.2.4. Методика оптимизации структуры
3.2.5. Численные результаты
3.3. Структура для сканирования в Н-плоскости
3.3.1. Особенности геометрии и оптимальное возбуждение
3.3.2. Характеристики решетки
3.4. Экспериментальное исследование Н-плоскостной решетки
Приложение 3.1. Расчет элементов матрицы рассеяния щелей в стенках
волноводов
Приложение 3.2. Анализ модифицированного раскрыва решетки в Н-плоскости
ГЛАВА 4. РЕШЕТКИ С РЕАКТИВНО НАГРУЖЕННЫМИ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ
4.1. О применении реактивных нагрузок в антенных решетках
4.2. Модулированная ребристая структура, возбуждаемая электрическими и магнитными токами
4.2.1. Квазипериодическое возбуждение структуры
4.2.2. Диаграмма направленности структуры при локальном возбуждении
4.2.3. Формирование секторной диаграммы направленности
4.3. Модулированная ребристая структура с активными волноводами
4.3.1. Методика анализа и синтеза
4.3.2. Расчетные и экспериментальные результаты

где р = хех+ уеу и р' = х'ех + у'еу - проекции векторов г и г' на горизонтальную плоскость, и
/ ч 1 іапх+івп.у
ЫР)‘Же • (1'20)
Г„=(*2-Ош=1«-*2)”. (1.21)
Коэффициенты ар и имеющие смысл поперечных постоянных распространения, определяются из формул (1.10), в которых направляющие косинусы щ и го связаны с фазами и 1¥у формулами

мп = —— = —
0 Ы ’ 0 м,
(1.22)
> V “л У
С использованием хорошо известных выражений для электрического и магнитного полей через векторные потенциалы [64]
£■ = —[У(У • Ле) + к2Ае] -УхАт,

(1.23)
Н = —[7(7 • /Г) + к2Ат] + V х
где £о и //о “ электрическая и магнитная постоянные для свободного пространства, поля в пространстве над решеткой (г > г'тах, где г'тт - верхняя граница распределения источников) могут быть представлены в виде разложений по векторным волновым функциям (гармоникам Флоке)
Е(г) = + ГРЧГ2РЧ'1'2„(р)- „ТгрЧЧ'РЧ(РУеі)Р , (1.24)

Н(г) = ^[Г„Т11ЧЩ„(р)-кТ2рчщр<1(р) -РЧТХрчЧ'рч(р)е2]еГ”г, (1.25)
14 пЬР^2тКР)-^гР^хРЧКР) ~ Рд*хРЧЧ'тКР)Є-УГ"‘*

где т}0 = (рй!с0)1'1 - волновое сопротивление для свободного пространства