Антенная решётка
сложная антенна, состоящая из совокупности отдельных антенн, расположенных в пространстве особым образом Из Википедии, свободной энциклопедии
сложная антенна, состоящая из совокупности отдельных антенн, расположенных в пространстве особым образом Из Википедии, свободной энциклопедии
Антенная решётка (АР) — сложная антенна, содержащая совокупность излучающих элементов (одиночных антенн или групп антенн), расположенных в пространстве в определенном порядке, ориентированных и возбуждаемых так, чтобы получить заданную диаграмму направленности[1].
Антенная решетка позволяет получить требуемые радиотехнические показатели (направление, форму и ширину луча, коэффициент направленного действия, уровень боковых лепестков и др.) путём формирования определённого распределения амплитуд и фаз возбуждающих излучающие элементы токов или полей (амплитудно-фазового распределения, АФР), в отличие от одиночных антенн (например, рупорных, зеркальных), в которых эта же задача решается выбором их формы, размеров, материалов, конструкции. В антенной решетке АФР фиксировано, возможность управления АФР в рабочем режиме отсутствует. Например, для оперативного изменения направления луча в пространстве излучающее полотно антенной решетки приходится механически поворачивать. Более сложная антенна — фазированная антенная решетка (ФАР) позволяет произвольно изменять АФР или осуществлять последовательно во времени или одновременно несколько фиксированных вариантов АФР. Отличительным признаком антенной решетки является объединение входов излучающих элементов в один единый вход[2] (например, с помощью распределителя или путем эфирного питания), поэтому многолучевая АР и АР с суммарно-разностными входами с механическим сканированием луча относятся к фазированным антенным решеткам.
В качестве элементарных излучателей в АР могут использоваться различные антенны как малой, так и большой направленности. Например, в простейших решётках в качестве элементарной антенны могут быть установлены симметричные и несимметричные вибраторы, волноводные щели, печатные излучатели и т. п. В радиоастрономии используются системы из нескольких больших зеркальных антенн с узкой диаграммой направленности, сориентированных в одном направлении. Это позволяет увеличить в N раз коэффициент усиления системы и принимать сигнал из пространства на малых отношениях сигнал/шум.
Антенные элементы в АР могут быть расположены различным способом. Если фазовые центры излучателей расположены в одной оси, то решётка называется линейной, если в плоскости — плоской. Существуют и более сложные варианты размещений антенных элементов в пространстве. Зачастую такие системы называют конформными, потому что они повторяют форму поверхности, на которой размещены излучатели. Например, это может быть поверхность летательного аппарата, спутника земли либо сложный рельеф местности. Наиболее распространены антенные решётки, излучающие элементы которых расположены в одной плоскости.
Для того чтобы получить принятый из пространства сигнал на выходе АР, необходимо произвести когерентное сложение сигналов от всех элементов антенной решётки. За это отвечает распределительная система, построенная на элементах СВЧ-тракта, включающих в себя линии передачи, системы управления и устройства сложения сигналов. Диаграмма направленности формируется амплитудным и фазовым распределением по апертуре антенны.
Амплитудное распределение — это зависимость коэффициента передачи в конкретном излучающем элементе АР. Обычно для формирования узконаправленного излучения используется равномерное либо спадающее к краям апертуры амплитудное распределение.
Фазовое распределение — зависимость разности фаз между соседними излучателями. В общем случае определяет временную задержку сигнала падающей волны, связанную с разностью хода волн между соседними излучателями. На практике чаще всего применяются два типа фазовых распределений:
В первом случае антенна формирует излучения по нормали к апертуре. Второй тип фазового распределения позволяет сформировать излучение под некоторым углом к апертуре. Более сложные фазовые распределения (например, квадратичное) могут применяться для подавления боковых лепестков ДН, формирования диаграмм направленности сложной формы и при многолучевой работе.
В процессе работы системы изменяются как внешние, так и внутренние условия работы. Появляются источники помех (для РЛС), отказы отдельных элементов, условия электромагнитной совместимости. В сложных системах существует возможность подстраивать характеристики направленности АР в процессе работы. Для этого вычислительный комплекс системы управления перестраивает по особым алгоритмам коэффициенты передачи в каждом пространственном канале АР (элементарном излучателе), меняя тем самым амплитудно-фазовое распределение так, чтобы сформировать «ноль» в направлении источника помехи, либо скомпенсировать вышедший из строя антенный элемент. Это позволяет существенно повысить качество работы системы, улучшить скрытность (для РЛС). Такие системы получили название адаптивных антенных решеток.
Преимущество антенной решетки перед другими антеннами заключается в:
В недостатки системы можно выделить:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
