антенная решетка

АНТЕННАЯ РЕШЕТКА - совокупность дискретных элементов, каждый из к-рых осуществляет когерентно по отношению к остальным излучение или приём эл--магн. волн. Простейшими элементами А. р. служат отдельные, обычно слабонаправленные, антенны (вибраторы, щели, спирали, открытые концы волноводов, рупоры и т. п.). Иногда отд. элементы решётки также являются составными, содержащими неск. одинаковых или разнотипных излучателей. В передающей А. р. элементы подсоединяются к источнику эл--магн. колебаний с помощью системы, осуществляющей возбуждение волн. В режиме приёма элементы А. р. соединяются с приёмным устройством системой суммирования принимаемых сигналов. Система возбуждения может быть многоканальной, причём её разл. каналам соответствуют разл. распределения поля на элементах, а следовательно, и разл. диаграммы направленности (ДН) А. р. В А. р. используется фидерный или пространств. способ возбуждения элементов. В первом случае элементы соединяются с передатчиком через линии передач", во втором - через пространство по схемам линзовой и зеркальной антенн. Аналогично выполняются системы суммирования принимаемых сигналов.

ДН формируется в результате интерференции волн, излучаемых элементами. Если излучатели идентичны и одинаково ориентированы, то ДН можно представить в виде произведения ДН элемента на т. н. множитель решётки, к-рый имеет смысл ДН решётки, образованной изотропными излучателями.

Принципиальной особенностью А. р. является возможность управления её ДН при изменении комплексных амплитуд и поляризации волн, излучаемых элементами. Для формирования узкого луча в заданном направлении фазовые сдвиги между элементами должны соответствовать распределению фаз, создаваемому на А. р. плоской волной, приходящей в этом направлении. Для изменения ориентации луча достаточно изменить сдвиги фаз. Управление ДН можно осуществлять, изменяя частоту излучаемых колебаний (частотное сканирование) либо применяя в элементах А. р. перестраиваемые фазовращатели (фазовый способ управления). И в том, и в др. случае изменяется сдвиг фаз; возможно сочетание этих способов управления.

Если элементы А. р. (или группы элементов) не содержат усилит. устройств, решётка наз. пассивной. Элементы активной решётки содержат усилители мощности (передающая А. р.) или малошумящие усилители (приёмная А. р.). Если регулируются не только фазовращатели, но и усилители, то обеспечивается наиболее эфф. управление ДН - одноврем. за счёт изменения фазовых сдвигов и амплитуд.

В приёмных активных решётках могут использоваться преобразователи частоты, электронно-оптич., аналого-цифровые и др. преобразователи радиосигналов. В этих случаях операции когерентного суммирования и управления комплексными амплитудами выполняет соотв. система обработки информации на промежуточной частоте (оптич. или цифровая). Если система обработки является многоканальной, А. р. может осуществлять одноврем. обзор нек-рого сектора пространства. Иногда прибегают к спец. обработке принятых сигналов, чтобы улучшить разрешающую способность или снизить уровень боковых лепестков (см. Антенна с обработкой сигналов и Адаптивная антенна).

Перестраиваемые фазовращатели, поляризаторы, усилители, а также преобразователи А. р. являются электрически управляемыми устройствами; поэтому А. р. приобретают ещё одно важное качество - быстродействие. По такому показателю А. р. на неск. порядков превосходят поворотные и механически сканирующие антенны.

Излучатели А. р. можно располагать на поверхностях разл. конфигурации, периодически, неэквидистантно, квазислучайно по отношению друг к другу. А. р. свойственна пространств. дискретность, что ухудшает ДН, в первую очередь, из-за появления в пространстве дифракц. лепестков. Их возникновение можно предотвратить, уменьшая междуэлементные расстояния в периодич. решётке или располагая элементы непериодически (неэквидистантно). Фазированной А. р. свойственна также дискретность изменения фазового распределения поля на излучателях при управлении ДН, поскольку обычно перестраиваемые фазовращатели осуществляют регулировку фаз дискретно. Вследствие этого возникают искажения ДН решётки. Поскольку требуемые дискретные значения фаз и амплитуд воспроизводятся со случайными отклонениями, ДН решётки приобретает паразитную, фоновую составляющую.

Функциональные способности А. р. обеспечили их эфф. использование в радиолокации, технике связи, радиоастрономии. Однако применение А. р. вместо поворотных и механически сканирующих антенн в каждом случае требует обоснования, поскольку А. р. являются более дорогостоящими. При решении простых задач используют антенны, сочетающие функциональные достоинства А. р. и простоту поворотных антенн. Примером могут служить зеркальные антенны с управляемыми облучателями в виде решёток с относительно малым числом элементов.

Лит.: Марков Г. Т., Сазонов Д. M., Антенны, 2 изд., M., 1975; Сканирующие антенные системы СВЧ, пер. с англ., т. 1-3, M., 1966-71: Вольперт А. Р., Антенные решетки. Опыт классификации, "Радиотехника", 1981, т. 36, в. 10. А. А. Леманский.

   <<      Предметный указатель      >>