Влияние фазового распределения на направленные свойства антенны

Для того чтобы изучить влияние ФР на множитель системы, целесообразно зафиксировать АР. Наиболее естественно принять его равномерным, т. е. А(х) = 1. После подстановки этого выражения в (4.19) получим

Рассмотрим некоторые наиболее важные частные случаи ФР.

Система с линейным фазовым распределением

В этом случае ср(х) = -ои; (рис. 4.16). Подставим выражение для АР в формулу (4.37) и получим

Рис. 4.16. График зависимости ф(х) = —OCX с линейным ФР

Нормированная ДН

Из выражения (4.38) следует, что при линейном ФР форма ДН как функция обобщенной угловой координаты ц/ имеет такой же вид, как и в случае синфазной системы, но ДН смещается по оси |/ на величину а (рис. 4.17).

В реальных координатах 0 этому соответствует отклонение главного максимума от нормали к оси системы на угол 0_W, который можно определить из условия

откуда имеем

Рис. 4.17. Форма ДН как функция обобщенной угловой координаты |/

Из выражения (4.39) следует, что при изменении величины (крутизны ФР) меняется угол 0_m, т. е. имеет место перемещение ДН в пространстве. На этом основаны различные способы качания (сканирования) ДН антенн.

Выше отмечалось, что при линейном ФР ДН как функция |/ не искажается, однако в реальных координатах ДН при качании искажается. В этом случае имеет место три вида искажений главного лепестка: асимметрия, расширение, свертывание, асимметрия главного лепестка.

В обобщенных угловых координатах главный лепесток симметричен (рис. 4.18):

но так как |/ и 0 связаны нелинейно, то

т. е. главный лепесток становится асимметричным (рис. 4.18).

Нетрудно показать, что

т. е. более отклоненная часть лепестка расширится больше.

Рис. 4.20. Вид формы ДН при линейном фазовом сдвиге

Рис. 4.18. Форма ДН как функция обобщенной угловой координаты I)/

Рис. 4.19. Графическая трактовка уменьшения эффективной длины антенны А_Эф на направление, перпендикулярное к направлению главного максимума ДН

Расширение главного лепестка. Так как в обобщенных координатах форма ДН не изменяется, то ц/₂ -il/j =2,78 или

Учитывая, что получаем

Отсюда находим ширину отклоненной ДН:

Из выражения (4.40) видим, что при увеличении 0_w главный лепесток ДН расширяется. Расширение главного лепестка можно трактовать как следствие уменьшения эффективной длины антенны Л_эф, которая равна проекции длины антенны на направление, перпендикулярное к направлению главного максимума ДН (рис. 4.19), т. е.

Свертывание главного лепестка. Пространственная ДН линейной синфазной системы представляет собой поверхность тела вращения в виде сплюснутого тороида. При линейном фазовом сдвиге ДН представляет поверхность тела вращения воронкообразной формы (рис. 4.20). Свертывание ДН приводит к ошибкам в определении угловых координат.

Таким образом, при качании луча в довольно широких пределах

КНД антенны остается равным 2—. Постоянство КНД объясняется тем,

X

что при отклонении луча телесный угол, занимаемый пространственной ДН, остается неизменным.