А Н Т Е Н Н Ы С Э Л Е К Т РО Н Н Ы М

ОСОБЕННОСТИ АНТЕНН С НЕМЕХАНИЧЕСКИМ ДВИЖЕНИЕМ ЛУЧА
26
.
.
.
.
.
.
. . . . . .
Рис. 1.5..3
Малоразмерная антенна на основе
высокотемпературного сверхпроводника
(YBCO), в которой излучающий
проводник свёрнут в виде меандра: а)
Схема конструктивного решения,
размеры - l= 8 мм, d = 0,25 мм, w = 0,15
мм, h = 1 мм; подложка - алюминат
лантана, б) коэффициент отражения в
функции от частоты
меандра замедлена так, чтобы период меандра составлял λ/2 в
линии. При этом все плечи меандра несут синфазные токи, и
фактически излучающий ток оказывается в М раз больше тока
на входе антенны. В эксперименте [7.15 – 7.16] получено: М =
20, размеры излучающего меандра 8х8 мм 2 при частоте 4 ГГц
(l ≅ 0,13λ). На Рис. 1.5.3б показана зависимость от частоты
коэффициента отражения, полоса согласования составляет 4%.
Излучатель представляет собой многоэлементный фильтр,
обеспечивающий полосу согласования по форме близкую к
прямоугольнику. Приведённый пример показывает возможности
осуществления сравнительно широкополосного согласования
излучателей, имеющих малые размеры по сравнению с длиной
волны в свободном пространстве. Дальнейшее уменьшение
размера излучателя может быть достигнуто при использовании
подложки с ещё большей величиной диэлектрической
проницаемости.
В [7.15 – 7.16] обсуждается возможность использования
малоразмерных излучателей в составе ФАР. При этом размеры
решётки не уменьшены. Однако площадь, занимаемая
излучателями, сильно сокращена. Это позволяет уменьшить
эффективную отражающую поверхность антенны, в том числе и
на частотах, лежащих за пределами полосы согласования
излучателей, что может существенно снизить
радиолокационную заметность такой ФАР.
Сверхнаправленные решётки излучателей
В этом разделе рассмотрим действительно сверхнаправленные антенны, обеспечивающие при
размерах, малых по сравнению с длиной волны, излучение в узком пространственном угле.
Напомним, что сверхнаправленность возникает тогда, когда амплитуды и фазы токов в
излучателях 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. Рассмотрим следующий пример, подтверждающий приведённое
определение [2.2]. На Рис. 1.5.4 показано расположение четырёх элементарных излучателей, в
которых распределение тока задано в виде коэффициентов бинома Ньютона. Излучатели
расположены вдоль полярной оси z. Диаграмму направленности элементарного излучателя мы не
принимаем в расчёт; важно что его излучение не зависти от азимутального угла ϕ. Найдём
напряжённость электрического поля в функции от угла θ:
−ik3acosθ
−ikacosθ
ikacosθ
ik3acosθ
[ e − 3e
+ e − e ]
−ikr
e
E
θ
( θ)
= i30
⋅ I ⋅ khд ⋅
3
(1.5.5)
r
Очевидно, что в направлении θ = π/2 волны, излучённые отдельными диполями, гасят друг друга.
Применяя формулы Эйлера, вспомним, что sin3α = 3 sinα — 4 sin 3 α. Тогда выражение, стоящее в
3
квадратных скобках, преобразуется к следующему виду: F ( ϕ)
= i8sin
(kacosθ)
. Полагая, что
ka