Расчет вибраторных фазированных антенных решеток с расширенным углом сканирования

• Автор: Сурков, Виктор Иванович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 231 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ

I. МЕТОД РАСЧЕТА ПЛОСКОЙ ВИБРАТОРНОЙ ФАР.

1.1. Постановка задачи. Вывод системы интегральных

уравнений

1.2. Численное решение системы интегральных

уравнений решетки из линейных вибраторов .

1.3. Исследование сходимости двойных рядов

1.4. Результаты численных расчетов. Тестирование

1.5. Постановка задачи и вывод системы интегральных уравнений относительно плотности распределения

тока на излучателе из скрещенных вибраторов

1.6. Численное решение системы интегральных уравнений

1.7. Симметрия интегральных уравнений в случае крествибраторного излучателя и ее использование в алгоритме
1.8. Результаты численных расчетов для решетки из скрещенных вибраторов. Сравнение с другими видами аппроксимаций распределения тока на
излучателе .
1.9. Быводы
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРОКОУГОЛЬНОГО СОГЛАСОВАНИЯ ФАР,
СОСТОЯЩИХ ИЗ ВИБРАТОРОВ С ЛИНЕЙНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ . Л
2.1. Постановка задачи и вывод системы интегральных уравнений для решетки вибраторов под многослойным диэлектрическим укрытием с учетом вертикальных металлических штырей .
2.2. Численное решение системы интегральных уравнений. Исследование сходимости двойных рядов
2.3. Влияние параметров вибратора на согласование решетки.
2.4. Влияние согласующих штырей .
2.4.1. Расчет параметров решетки с различным числом гармоник тока на штыре. Сходимость решения
2.4.2. Распределение тока на элементах вибратора
и штыря
2.4.3. Изменение расположения штырей в
плоскости апертуры
2.4.4. Влияние изменения высоты штыря на характеристики согласования
2.4.5. Достижение широкоугольного согласования с помощью вертикальных металлических пассивных штырей Ь
2.4.6. Широкоугольное согласование в полосе
частот .
2.5. Влияние слоя укрытия на характеристики широкоугольного согласования решетки из линейных вибраторов с линейной поляризацией
2.5.1. Согласование частой прямоугольной решетки
2.5.2. Исследование согласования в решетке с треугольной сеткой расположения элементов
2.5.3. Влияние многослойного укрытия.
2.6. Широкоугольное согласование с помощью слоя
укрытия и штырей .
2.7. Диаграмма направленности вибраторной ФАР с
учетом штырей и слоя укрытия
2.8, Выводы.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СОГЛАСОВАНИЯ ВИБРАТОРНОЙ ФАР ИЗ СКРЕЩЕННЫХ ВИБРАТОРОВ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ УГЛОВ СКАНИРОВАНИЯЛ
3.1. Вывод интегральных .уравнений для определения распределения токов на элементах излучателя из скрещенных вибраторов. Численное решение
3.2. Влияние поляризационного устройства на характеристики согласования вибраторного излучателя .
3.3. Расчет диаграммы направленности излучателя с круговой поляризацией в составе ФАР
3.4. Численные результаты расчетов.
3.4.1. Влияние диэлектрического слоя укрытия
на согласование ФАР
3.4.2. Влияние вертикальных металлических
штырей на согласование ФАР.4У
3.4.3. Широкоугольное согласование ФАР из серещенных вибраторов.
3.4.4. Влияние слоя диэлектрического укрытия и согласующих штырей на диаграмму направленности ,
3.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Задачи такого рода рассматривались неоднократно. Несмотря на то, что рядом авторов 5, , исходя из качественных соображений, указывалось на необходимость учета таких элементов вибраторного излучателя как опорные стойки, в большинстве работ, как зарубежных, так и отечественных вибраторные излучатели в ФАР рассматривались без учета элементов линий питания или элементов крепления 5,6, , . Исключение составляют работы , . В этих работах рассматривалась конструкция вибраторного излучателя совместно с опорными стойками. Как показали расчеты , учет опорных стоек может привести к появлению нульпровалов в диаграмме направленности элемента решетки. Тогда как в решетке без учета опор этих нульпроналов не наблюдалось. Основное внимание в данной главе уделено модификации известных методов расчета вибраторных излучателей с учетом опорных стоек , с целью упрощения алгоритма и уменьшения необходимого машинного времени счета. Как следствие этого, предлагаемый метод расчета вибраторных ФАР позволяет перейти, достаточно просто, к расчету излучателей сложного ввда и учесть влияние слоя укрытия, которое часто используется в реальных антенных системах. Постановка задачи. Рассмотрим задачу о возбуждении бесконечной плоской эквидистантной вибраторной решетки. Элементами структуры являются вибраторные излучатели с линейной поляризацией рис. У или треугольной сеток. Излучатель состоит из горизон
а Геометрия вибраторного излучателя
Лг,
б Геометрия расположения вибраторов в решетке Рис. Одна из опорных стоек используется для прокладки линий питания. Диаметры горизонтальных проводников и стоек равны а и предполагаются достаточно малыми для того, чтобы считать токи на всех проводниках продельными, а распределение токов по периметру проводников равномерным. Предположение о малости радиусов всех проводников позволяет также пренебречь торцевыми токами горизонтальных вибраторов. Распределение напряжений по элементам решетки соответствует режиму фазированной антенной решетки ФАР, при котором напряжения в зазорах имеют одинаковую амплитуду во всех элементах и линейный от элемента к элементу набег фазы. Возбуждение излучателей осуществляется в соответствии с теорией тонкого вибратора в виде дельта генераторов. При использовании вибраторной антенны в качестве элемента решетки почти обязательным конструктивным элементом является отражающий экран. Экран, как и элементы вибратора, считаем сделанными из идеальнопроводящего металла. Для решения поставленной задачи необходимо составить систему интегральных уравнений относительно токов, текущих по элементам вибраторов горизонтальные части и вертикальные стойки. Из теории бесконечных периодических структур 2 , а также из выражений П2. П2. Ю Приложения П следует, что для решения задачи достаточно рассмотреть поведение распределения тока на элементах вибратора в пределах только одной ячейки. Без нарушения общности здесь рассматривается центральная ячейка. При этом, ток будем полагать текущим по осям соответствующих цилиндрических элементов вибратора. Электромагнитное поле на поверхности горизонтальной части вибратора создается горизонтальными и вертикальными электрическими токами всех вибраторов и магнитными токами, связанными с наличием возбуждающего зазора у вибраторов. Д ширина зазора. Поэтому, при расчете электрического поля на рассматриваемом вибраторе, поле, созданное магнитными токами остальных вибраторов, исчезающе мало и им можно пренебречь. До сих пор не конкретизировалось, на какой именно образующей цилиндрической поверхности Еибратора необходимо приравнивать нулю продольные составляющие полей. В рассматриваемом подходе. Г образных базисных функций. С учетом сделанных замечаний уравнение 1. ХД
ничных условий также рассматривалось на боковой образующей поверхности вибратора а , гй0 если рассматривается горизонтальный элемент. Для определения Е, и Е составляющих, воспользуемся выражениями, полученными в Приложении I, П. I ЪиЩоУПхд Р ЫУЩоЫхь
Подставляя 1. П1. Ш.ЗО с учетом П2. Используя выражение 1. П1. П1. П2. П2. В 1. К
.