5.3. Решение внешней задачи для сферической решетки

Задаваясь формой излучающей поверхности бортовой решетки, применяя понятие эквивалентной излучающей апертуры и исключая область экранированной поверхности, которая не может быть использована для формирования другого луча в данном направлении луча, приведем зависимости коэффициента усиления (КУ) антенны и ширины луча от сектора сканирования и угла раскрыва выпуклой поверхности, формирующей луч.

Установим зависимости КУ (КНД) и отношения площадей формирующего раскрыва к максимальному значению от угла раскрыва части одновременно работающей поверхности (рис. 5.3). Рассмотрение ведется для излучающей сферической поверхности.

где эквивалентный излучающий раскрыв сферы радиуса с угловым сектором раскрыва

На рис. 5.4 показано изменение усиления антенны и площади выпуклой поверхности в зависимости от угла раскрыва возбуждаемой части, формирующей луч.

Рис. 5.3. К расчету зависимостей изменения КНД и площади выпуклой поверхности от угла раскрыва возбуждаемой части, формирующей луч

Рис. 5.4. Зависимости максимального КНД (сплошная линия) и отношения площадей эквивалентного формирующего раскрыва и эквивалентного максимального раскрыва (штриховая линия) от угла раскрыва выпуклой поверхности, формирующей луч

Из графиков следует, что использование всего раскрыва сразу практически мало увеличивает КНД по сравнению с сектором возбуждения . В случае возбуждения сектора открывается возможность использования свободной части поверхности

для формирования второго луча без потери усиления в первом. Если учесть необходимость малого УБЛ в режиме приема, очевидно, необходимо провести ограничение одновременно работающего сектора в пределах ; в режиме передачи все будет аналогично. Использование одновременно работающего сектора также приводит к трудновыполнимым требованиям к элемента.

Наиболее важным является рассмотрение сектора сканирования по углу места вплоть до величин углов . Существенной особенностью конформных решеток является практическая возможность малого изменения усиления и ширины луча в секторе углов что существенно улучшает характеристики конформной антенной решетки по сравнению с плоской. Второе обстоятельство — это высвобождение значительной части поверхности, а следовательно, и элементов ФАР для других задач. Так, при секторе возбуждения высвобождается половина элементов, при секторе возбуждения треть элементов. Причем, при отклонении луча на больший угол и более, поверхность еще больше возрастает.

На рис. 5.5,а показана эквивалентная апертура при возбуждении сектора для направления луча на рис. показана форма эквивалентной апертуры для направления луча Зависимость КНД от направления луча при возбуждении сектора определяется из соотношений

Рис. 5. 5. К расчету зависимостей КНД от направления луча при сканировании (возбуждение сектора

На рис. 5.6 показано изменение эквивалентной апертуры при возбуждении сектора в зависимости от направления луча.

Рис. 5.6. К расчету зависимостей КНД от направления луча при сканировании (возбуждение сектора )

Зависимости КНД от направления луча при возбуждении сектора для случая определяются из соотношений

для случая рис. 5.6,б по формуле

Далее на рис. 5.7 приведены зависимости КНД сферической антенной решетки от направления луча при излучающем секторе .

Рис. 5.7. Зависимости КНД от направления луча при сканировании

Аналогично можно определить изменение ширины луча в упгтоме-стной плоскости при сканировании. Ширина луча в азимутальной плоскости остается постоянной до углов При больших углах происходит расширение луча и в азимутальной плоскости. На рис. 5.8 показано изменение эквивалентного линейного размера в угломестной плоскости в зависимости от сектора возбуждения и направления луча.

Рис. 5.8. К расчету зависимостей ширины луча от направления луча при сканировании

Зависимость ширины луча в угломестной плоскости от направления луча при возбуждении сектора определяется из соотношений

при возбуждении сектора :

при возбуждении сектора :

На рис. 5.9. приведены зависимости ширины луча сферической антенной решетки при сканировании, когда излучающий сектор .

Рис. 5.9. Зависимости ширины луча от направления луча при сканировании

Возможность расширения сектора сканирования выпуклой сферической по сравнению с плоской решеткой такой же площади до углов 120-140° показана на рис. 5.7 и 5.9, при этом происходит изменение и ширины но меньшее, чем у плоских решеток. По графикам рис. 5.10 и 5.11 можно проследить изменение средних характеристик в секторе сканирования выпуклых . Там же приведено среднее значение КНД и ширины для плоских решеток с круглой апертурой диаметра .

Рис. 5.10. (см. скан) Зависимости среднего зиачепия КНД в секторе сканирования для сферической и плоской решеток

Рис. 5.11. (см. скан) Зависимости среднего значения ширины в секторе сканирования для сферической и плоской решеток