14.2.3. Двухмерные решетки
Двухмерные щелевые решетки можно образовать, располагая параллельно ряд щелевых волноводов [512]. Несколько меньшие потери получаются [292], если прорезать систему щелей в широкой стенке волновода, по которому распространяется волна
высшего вида. Волновод с широким поперечным сечением возбуждается на одном конце с помощью другого поперечно расположенного волновода, в стенке которого прорезана линейная система щелей; на стенке типичного волновода с сечением
см можно разместить решетку из
щелей. У таких решеток имеется тенденция к появлению лучей второго порядка, которые в некоторых случаях можно устранить с помощью перегородок [269]. Узкая кольцевая щель в бесконечном плоском экране представляет собой один из видов дифракционных антенн.
Детально изучены [352,555] колебания низшего вида с индексом
у которых электрическое поле в щели имеет радиальную составляющую и не зависит от азимутального угла. Можно также возбудить колебания высших видов, а с помощью системы кольцевых щелей получить как игольчатые диаграммы направленности с линейной и круговой поляризацией, так и веерообразные диаграммы направленности [166, 235, 636].
В некоторых случаях пределы применимости антенной решетки могут определяться временем, необходимым [135] для прохождения электромагнитной волны вдоль антенной решетки. Например, если длинная линейная решетка возбуждается с одного конца радиоимпульсом с крутыми фронтами, то элементы решетки будут начинать
возбуждаться последовательно и, следовательно, диаграмма направленности будет формироваться в течение некоторого времени. Очевидно, если длительность импульса сравнима с временем прохождения электромагнитной волны вдоль решетки, то угловая разрешающая способность будет отличаться от разрешающей способности при стационарной диаграмме направленности. При работе в режиме непрерывного излучения сигнал будет искажаться, если ширина полосы модуляции будет сравнима с величиной, обратной времени прохождения волны через решетку.
На характеристики антенны влияют неточности ее изготовления, поскольку они вносят случайные искажения в распределение поля в раскрыве. Эти случайные искажения уменьшают КНД антенны и увеличивают уровень боковых лепестков. Было проведено исследование [386, 399] таких неидеальных антенн, причем полагалось, что амплитуды искажений токов одинаковы, а фазы равновероятны. Эта работа была затем распространена [9] на случай, в котором предполагалось равенство относительных искажений токов. Далее были проанализированы [16, 333] физические причины случайных искажений токов; анализ проводился для случая дискретных апертурных распределений на частном примере резонансных решеток. Так как для прямоугольного волновода на частоте
отклонение расстояния между щелями от номинала на 0,003 см приводит к фазовой ошибке порядка 1°, то фрезерование щелей должно производиться весьма тщательно с помощью специальных приспособлений [83].
Анализ двухмерных решеток показал [130], что наиболее жесткие допуски накладываются на смещение положения излучающих элементов, а искажения величин токов имеют второстепенное значение. Показано [27], что неточности изготовления влияют главным образом на уровень боковых лепестков, а не на КНД, хотя могут иметь место и значительные ошибки в угловом положении луча [276, 388]. Случайные ошибки изготовления особенно существенны для сверхнаправленных антенн, где при не строгом соблюдении параметров возбуждения элементов и их положения требуемая диаграмма направленности может «расплываться» [163], Таким образом, для каждой заданной точности изготовления имеется максимальное значение КНД, который могут иметь антенны заданного типа [733].