Способ синтеза антенны по заданной диаграмме излучения

Способ синтеза антенны по заданной диаграмме излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ ВЮ027

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.03.79 (21) 2741832/184)9 (51) М.Кл. Н 01 (} 11/ОО с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.02.82. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 07.02.82

Тосударстеенныл кемитет

СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.396.67.

-012 12 (088.8) i

Б. 3. Каценеленбаум, Е. Н. Коршунова, Л. И. Пангоннс и А. Н. Сивов

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР .

" r.". (72) Авторы изобретения (71) Заявитель,(54) СПОСОБ СИНТЕЗА АНТЕННbI

ПО ЗАДАННОЙ ДИАГРАММЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится,к антенной технике,и может быть, использовано при раз.работке приемоподающих антекн различного назначения.

Изввстен способ синтеза антенн по заданной диаграмме излучения, включающий создание на излучающей повврхности требуемого амплитудно-фазового ра спределения поверхностных,источников излучения, например токов (1).

В соопветствии ic этим опо собом пространственную форму излучающей поверхности задают, независимо от формируемой диаграммы излучения н выполняют в виде плоского листа,,кругового цилиндр.а, сферы, .конуса или другого геометрического тела, а затем на этой поверхности возбуждают источники излучения (токи, поля) с таки м амплитудно-фазовым,распределеяием, при котором данная .излучающая поверхность формирует с достаточной точностью ту или ,иную заданную диаграмму излучения.

Однако,в результате неподходящего выбора формы излучающей, поверхности антенны система ее .запитки (возбуждения) часто оказывается весьма сложенной, а точность реализацин заданной диаграммы,напра вленности остается невысокой.

Целью, изобретения является расшире:ние класса реализуемых диаграмм и повышение точности реализации заданной диаграммы излучення.

Для этого в извеспном способе синтеза антенны по заданной диаграмме, излучения, включающем создание на излучающей поверхности требуемого амплитудно-фазового ,распределения поверхностных источников излучения, например токов, излучающей по верхности антенны придают форму, собспвенная функция оператора рассеяния которой соответствует заданной диаграмме излучения, а амплитудно-фазовое распределение источников излучения .на ней вьпполняют равным значению упомянутой собственной функции на излучающей поверх,ности.

На фиг. 1 представлен пример реализации предложенного способа в случае синтеза антенны с диаграммой излучения

Ф.„(Q) = 1 — соз <р — соз 2q); на фиг. 2— пример реализации в случае синтеза антен,ны с диаграммой, излучения заида Фз (ср) =

= sin4 (); на фиг. 3 — пример синтеза антенны с заданной диаграммой излучения

25 вида Ф 3а1 (ср) = (sin 2g)з.

Указан ными функциями задается зависимость амплитуды и фазы поля излучения азимутальной координаты q>. 8ь з, з обозначены излучающие поверхности,антенз0 ны, реализующие заданную диаграмму из810027 лучения Ф „., (q>) при распределении, плотности токов на них соответственно II 12, 1з

По осям координат на фиг. 1, 2, 3 отложены безразмерные величины kx— = kp cos cp ! ) и kg=kp siII

Поверхностные плотности токов 1; и,диаграммы излучения Ф;(р) нормированы как

1 Ф{ -) — 20 и, -- — 30 и изображены в

1макс Ф() I макс масштабе Ip —, с-ь =4cp.

Как видно íà примерах конкретной.реализации предложенного способа (фит. 1, 2, 3), пространственная форма излучающей

HoIBQpxHocTи используется в качестве акти вного средства, воздействия на диаграмму излучения.

О пределен ие формы излучающей поверхности антек)ны и ра спределения токов на ней по заданной диаграмме излучения для двухмерной модели основано математически обобщенным методом собственных колебаний и состоит в следующем. По задаННОЙ днаГраММЕ чг„(

U(r,ð1 = (— -1)" С,, (N,, /г))—

П вЂ” Л 1„(/гг:) cos „ ) где C„— коэффициенты Фурье разложения Ф»а {;р);

/ — любое вещественное число;

lÄ (kr) .и N„(kr) —.цилиндрические функции (соответственно Бесселя и Неймана).

Находят замкнутые линии уровня S, скалярного поля U(r, ð), на которых U/s;=0, т. е. поверхности SI, S2, S3,... Поверхностные плотности токов II, 1>,, Iз будут, равными аи ди

{n — нормаль к поверхности S ) на со2 ответствующей поверхности S, Sq, 5,, ...

Каждый ток 1; íà S; реализует одну и ту же заданную диаграмму излучения, т. е. ?Г дУ

1? (Р) =- Фгаа(4 == } д (O) " " VS (2)

О где р(0) — уравнение выбра)ннопо,контура.

Для реализации заданной диаграммы излучения достаточно,на лк>бой из олределенных по|верхностей SI, Sz, S3 и т. д. разместить элементарные излучатели и возбудить их с амплитудой, равной II, 1ь Iз... соответс пвенно.

Как видно из фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, диапраммы излучения 9I(qI), Ф (р), Фз(<р), антенны с излучающими поверхностями SI, $, ветствуют значению ?г, =О.

Формула изобретения

65

Способ синтеза антенны по заданной диаграмме излучения, включающий создание на излучающей поверхности требуемого

5а, вычисленные по найденньпм .на,них .распределениям токов II, 1, 10,... полностью совпадают с задан.îé диа)граммой излучениЯ Ф.с, ((P) и не содеРжат побочных ленеcTKo:s.

Найденное распределение источнико|в излуче)ния 1,, 1,, 10,... на соответствующих по)верхностях S>, S2, S3...,ìîæåò создаваться любым, известным способам известными

10 техническими средствами. Например, излуча:-ощая поверхность а|нтенны S; может быть сформирована из элементарных излучателей (вибраторов, рупоров, щелевых излучателей, активных элементов и т. д.) с соот.ветствующими амплитудами и фазами токов (полей) . При,н епрерывном .распределевии токов заданная диаграмма будет воспроизводиться точно, а при апроксимации найденного закона, распределения источников дискретными излучателями (например, в случае многоэлементной антенной решетки) точность:во спроизведения заданной диаграммы излучения.антек)ной, синтезируемой в .соответствии с изобретением, будет

25 определяться точностью этой апроксимации. Однако плавность зависимости токов от координат излучающей;поверхности, обеспечиваемая предложенным способом, позволяет повысить точность:воспроизведеЗ0 ния антенной заданной диаграммы излуче.ния,и упростить систему .за)нитки антенны ло сравнению с антенной, у которой форма излучающей по верхности выбрана вне зависимости от заданной диаграммы излуче35 ния.

Таким образам, в отличие,от известного способа синтеза антенны IIIO заданной диаграмме излучения мо|жно создать .не одну, а бесконечное множество антенн, отличаю40 Шихся пространственной формой и размерами излучающей поверхности, а также распределением источников, излучения на этой поверхности. Так, напр имер, в соответ,ствии с фиг. 2 имеется возможность выби45 .рать либо излучающую поверхность S> с меньшими гео)метрическими размерами, но более сложенным,распределением тока 11, либо поверхность S больших .размеров, однако с более простым законом распределе50 кия плотности тока 12. К тому же, выбор свободного IIaIpaMeIpa в выражении (1) позволяет изменять не только фар му излучающей поверхности,и соответствующее ей рав|пределение токов, но и сопротивление излу55 чения антенны (с увеличением I, габариты антенны и сопротивление излучения умень,шаются). Приведенные примеры реализа,ции способа (фиг. 1, фит. 2 и фиг. 3) соот810027 амплитудно-фазового ра определения поверхностных источников излучения, например, токов, от л н ч а ю шийся тем, что, с целью расширения класса реализуемых диаграмм,и повышения точности реализации зада иной диаграммы излучения, излучающей поверхности антенны придают форму, собственная функция оператора рассеяния которой соотвепствует задавной диаграмме излучения, и а мплнтудно-фазовое.распределение источников излучения на ней выполняют равным значению упомянутой собственной функции на,излучающей поверхности.

Источник информации, принятый во внииа,ние при экспертизе:

1. «Радиотехника,и элекпроника», т. 19, № 12, 1974, с. 2492 (прототип).

&10027

Составитель М, Овчервнко

Техред Л. Куклина

Корректор С. Файн

Редактор С. Титова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 21/31 Изд, К 105 Тираж 628 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5