100 лет радио - Мигулина В.В.
ISBN 5-256-01228-2
Скачать (прямая ссылка):
В последние годы развиваются активные фазированные решетки. На их основе можно создавать комформные антенны, интеллектуальные системы, для которых важны специфические энергетические характеристики. Следует заметить, что помехозащищенность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных
© Л.Д.Бахрах, В.Г.Ямпольский, 1995
Л. Д. Бахрах, В. Г. Ямпольский
87
систем в значительной мере определяются параметрами антенны, в частности, уровнем бокового излучения, который часто требуется снижать на несколько порядков по сравнению с ранее разработанными антеннами.
Теория антенн
Для развития общей теории антенн в ряде направлений весьма принципиальным оказался цикл работ Я.Н.Фельда, где выясняются ограничения, налагаемые реальной средой, в которой работает антенна, на ее характеристики. Показано, что потери в среде ограничивают максимальную мощность, извлекаемую приемной антенной из падающего поля. Уточнены формулы для расчета мощности, поступающей в приемник при падении на антенну неплоской волны, что часто имеет место на практике. Весьма актуальными в последние годы стали сверхширокополссные сигналы, в том числе секвентные, использование которых открывает новые возможности (диагностика Земли и ионосферы, получение полной информации об облучаемых объектах и т.п.).
Теория антенн, хорошо развитая для монохроматических, гармонических сигналов, не совсем применима к сверхширокополосным, несинусоидальным и близким к ним нестационарным сигналам. Из работ Л.С.Бененсона и Я.Н.Фельда представляется, что передающая и приемная антенны, на которые подаются нестационарные сигналы, не взаимны в привычном понимании, т.е. токи и диаграммы направленности передающей и приемной антенн неидентичны. Кроме того само понятие диаграммы направленности для сверхширокополосных сигналов неоднозначно, поскольку она в этом случае зависит не только от координат, но и от формы и длительности сигнала, и для ее оценки могут быть применены различные критерии: энергетический, по пиковому значению поля и т.п.
В последнее десятилетие появились весьма важные для антенн методы решения задач дифракции и рассеяния волн на замкнутых и разомкнутых металлических и импедансных поверхностях, при этом граничные условия являются неоднородными и анизотропными. Развит метод решения широкого круга задач электродинамики антенны — метод интегральных уравнений, суть которого состоит в сведении граничной задачи к интегральному уравнению, которое решается численно на ЭВМ. На основе этого метода создана методика расчета характеристик антенных устройств, расположенных на космических летательных аппаратах.
Интенсивно развивалась и теория синтеза, в частности конструктивного, антенн. Следует в этой связи отметить углубление теории электродинамического синтеза антенн — нахождение возбуждающих токов антенн на криволинейных замкнутых и разомкнутых поверхностях по заданным диаграммам направленности. Методика
88
Антенно-фидерные устройства
конструктивного синтеза позволяет приблизиться к заданной диаграмме направленности антенны путем варьирования ее геометрии.
В последние годы в связи с синтезом антенн возникла так называемая фазовая проблема. Тесная связь между амплитудной и фазовой диаграммами направленности может быть использована, например в радиоастрономии, для операций только с амплитудной диаграммой направленности. Сложные аналитические соотношения между амплитудной и фазовой диаграммой решаются в результате преобразования Гильберта, связывающего действительную и мнимую составляющие диэлектрической проницаемости материальных сред.
В последние годы по-существу предложены теория, строгие методы расчета и исследования адаптивных антенн, обеспечивающих оптимальный прием полезных сигналов на фоне помех, нестабильности приемного тракта, флуктуации уровня принимаемого сигнала. Впервые на основе адаптивных антенн рассмотрены возможности сверхразрешения сигналов, поступающих с близких направлений.
К числу крупных достижений в теории антенн следует отнести новые результаты в статистической теории антенн, развитые на основе статистической теории обратных задач. Статистическая теория антенн обобщена на зону Френеля обычных и сфокусированных антенн. Изучены ограничения, налагаемые случайными факторами, на достижимые характеристики антенн.
Фазированные антенные решетки, пассивные и активные
Фазированные антенные решетки, пассивные и активные (с встроенными модулями передатчиков, приемников, элементами управления и оработки) в настоящее время становятся наиболее перспективными и употребительными особенно в радиолокации и других областях радиоэлектроники. Фазированные решетки позволяют не только быстро сканировать, но и управлять формой диаграммы направленности, увеличивать излучаемую мощность путем сложения в свободном пространстве мощностей большого числа генераторов, размещенных в каналах излучателей, повышать помехозащищенность, более полно извлекать информацию из поля, падающего на антенну, с помощью различных методов обработки сигналов от отдельных элементов антенны и т.п. Потенциальные возможности ФАР могут быть реализованы только после решения ряда теоретических, расчетных и практических задач.
