А Н Т Е Н Н Ы С Э Л Е К Т РО Н Н Ы М

ОСОБЕННОСТИ АНТЕНН С НЕМЕХАНИЧЕСКИМ ДВИЖЕНИЕМ ЛУЧА
24
Нужно ответить на вопрос, каков разброс фазы суммарного колебания? Этот вопрос подробно
изучен в теории случайных процессов [6.11]. При не очень малом сигнале (Е с > 3 Е ш ) закон
распределения фаз оказывается нормальным с дисперсией, равной отношению шум/сигнал. Таким
образом, в канале каждого излучателя антенны появляется ошибка в величине фазового сдвига,
распределенная по нормальному закону с известной дисперсией, причем фазовые ошибки в разных
каналах некоррелированы. Соотношения, позволяющие рассчитать угловые ошибки положения луча
при известной дисперсии фазовых ошибок в излучателях, см. в § 2.8.
§ 1.5. СВЕРХНАПРАВЛЕННЫЕ АНТЕННЫ И АНТЕННЫ УМЕНЬШЕННЫХ РАЗМЕРОВ
Когда ставится задача отыскать максимум коэффициента направленного действия системы
излучателей, то часто возникает вопрос о сверхнаправленных системах. Действительно, известно, что
уравнения Максвелла допускают решение, при котором теоретически сколь угодно малый по
размерам излучатель может сконцентрировать излучённую энергию в сколь угодно узком
конусе[7.1]. Из этого следует, что, подбирая специальные амплитудно-фазовые распределения,
теоретически можно получить весьма большие значения КНД при ограниченных размерах системы и
ограниченном числе излучателей[7.2].
Принято подразделять сверхнаправленные антенны на две группы:
1. Антенны, диаграмма направленности которых отвечает магнитному или электрическому
диполю. Однако при этом размеры антенны много меньше длины волны.
2. Антенны, диаграмма направленности которых заключена в узком конусе, причем размеры
антенны меньше длины волны.
В первом случае антенна фактически не является сверхнаправленной, правильнее такую антенну
назвать «сверхизлучателем», особенность которого заключается в том , что при очень малом
сопротивлении излучения антенна имеет достаточно малое внутреннее затухание. Такие антенны мы
будем называть антеннами уменьшенных размеров.
Во втором случае сверхнаправленность возникает тогда, когда амплитуды и фазы токов
подобраны так, что почти под всеми углами в дальней зоне волны, излученные отдельными
излучателями, гасят друг друга, и только в незначительном секторе это гашение оказывается
неполным — в этом направлении и формируется главный луч диаграммы направленности системы.
Этот вид антенн называется «сверхнаправленные антенны» (СНА). Поскольку полезное излучение
СНА строится на разностном эффекте, то для получения достаточно большого поля излучения в
антенне нужно создать весьма большие токи, которые в основном создают реактивное поле около
нее. Токи большой амплитуды могут образовать большие потери в фидерной системе и излучателях.
Подавление этих потерь требует особых мер, что и объединяет антенны первой и второй групп.
Подавление потерь в сверхнаправленных антеннах, как правило, основывается на использовании
сверхпроводимости [7.3 – 7.9]. Техническая реализация сверхпроводящих элементов антенн стала
практически достижимой после открытия высокотемпературной сверхпроводимости [7.10 – 7.16].
Режим сверхнаправленного излучения неустойчив. При незначительном изменении амплитуд
или фаз токов в излучателях диаграмма сверхнаправленного излучения системы разрушается, а КНД
резко падает. Таким образом, сверхнаправленность антенн осуществить трудно, так как требуется
жесткая стабилизация амплитудно-фазового распределения, что особенно трудно осуществить в
диапазоне частот. В этом смысле условия реализации сверхнаправленной антенны и антенны с
немеханическим движением луча совмещаются с большим трудом. Поэтому для систем с
немеханическим движением луча использование сверхнаправленности хотя теоретически возможно,
но практически реализовано ещё не было.