5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИКОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СОГЛАСОВАНИЯ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ ПРИ СКАНИРОВАНИИ

В данном разделе рассматриваются численные результаты для ФАР с диэлектриками. Пригодность метода моментов для численного решения интегральных уравнений для антенных решеток без диэлектриков подробно исследована в гл. 5. Полученные для таких случаев численные результаты можно использовать в качестве критерия для проверки точности приближенных расчетов, относящихся к антенным решеткам с диэлектриками, полагая Подобная проверка наряду с другими способами контроля применялась для гарантии надежности получаемых результатов.

Использование диэлектриков в антенных решетках приводит к появлению дополнительных параметров в задаче. Наличие диэлектрических элементов оказывает существенное влияние на распределение полей. Поэтому выбор параметров

диэлектрических элементов, таких, как диэлектрическая проницаемость или толщина покрытия, сильно влияет на характеристики антенной решетки. В работах [5, 6] предложено использовать диэлектрические покрытия и вставки, как средства улучшения согласования антенных решеток. Например, Магил и Уиллер [5] предложили помещать на достаточно большом расстоянии от раскрыва антенной решетки тонкий слой диэлектрика с большим значением относительной диэлектрической проницаемости. В этих условиях для определения взаимодействия между раскрывом антенны и диэлектрическим слоем необходимо учитывать только распространяющиеся типы волн. При анализе системы можно использовать теорию длинных линий. Приближение, использованное в работе применимо только в тех случаях, когда диэлектрический слой находится на достаточно большом расстоянии от раскрыва (при этом можно пренебречь влиянием нераспространяющихся типов волн). В рассматриваемой работе получено некоторое улучшение характеристик согласования для антенной решетки из круглых волноводов с диэлектрическими дисками. Однако зтих результатов недостаточно для подтверждения возможности фактического улучшения согласования в широком диапазоне углов сканирования, так как полученные данные относятся лишь к нескольким углам сканирования, допускающим волноводное моделирование антенной решетки [12]. Более того, в настоящее время ясно, что наличие диэлектрического слоя над раскрывом антенной решетки может приводить к вынужденным резонансам поверхностных волн. Анализ, основанный на теории длинных линий, не может выявить подобные явления.

Идея использования тонкого диэлектрического слоя над раскрывом антенной решетки из прямоугольных волноводов была также реализована в работе [6]. В предположении, что стенки волноводов бесконечно тонкие и сканирование осуществляется только в -плоскости существу это случай решетки из параллельных пластин при сканировании в -плоскости), получено аналитическое решение для коэффициента отражения. К сожалению, формулы получились очень сложными и верными только для случая, когда диэлектрический слой расположен на некотором расстоянии от раскрыва антенной решетки.

В работе [7] предложен модифицированный метод вычетов, с помощью которого авторам удалось решить бесконечную систему уравнений, получаемую в задаче о решетке из прямоугольных волноводов с диэлектрическим покрытием. Этот метод оказался свободным от ограничения, присущего первоначальному приближению в работе 16], и позволил рассмотреть случай сильной свяаи волноводов с диэлектрическим покрытием. Однако в настоящее время данным методом удается исследовать только случай сканирования в -плоскости при условии бесконечно малой толщины

стенок волноводов. Расчеты, основанные на метйде, предложенной в работе [7], показали, что существенное улучшение характеристик согласования в широком диапазоне углов сканирования действительно можно получить с помощью диэлектрического покрытия.

Если рассмотренное выше методы решения интегрального уравнения имели ограничения, то методом моментов можно анализировать волноводную антенную решетку со стенками конечной толщины, с диэлектрическим покрытием и вставками в волноводах при одной и той же формулировке задачи. Необходимо подчеркнуть однако, что решения задачи, полученные другими методами, являются чрезвычайно полезными для оценки точности результатов, полученных численными методами.

Для получения оптимального согласования выбор параметров в антенной решетке с диэлектриками лучше всего производить методом вариации параметров. При этом все параметры фиксируются, за исключением одного, и выполняются расчеты при изменении этого параметра в заданном интервале. Наиболее эффективно метод вариации параметров осуществляется путем последовательных приближений по схеме «человек — ЭВМ», которая позволяет сузить диапазон значений параметров, необходимый для получения требуемых характеристик. Ниже рассмотрены некоторые расчетные данные для иллюстрации влияния диэлектриков на свойства антенной решетки.