Способ синтеза антенны по заданной диаграмме излучения Советский патент 1982 года по МПК H01Q11/00 

(54) СПОСОБ СИНТЕЗА АНТЕННЫ ПО ЗАДАННОЙ ДИАГРАММЕ ИЗЛУЧЕНИЯ лучения Ф за., (ф) и1.ри распределении плотности токов на НИХ соответствеино /i /2, По 0:ся,м координат ла фиг. 1, 2, 3 отложены безразмерные величины cos ф н ky kp sin ср, где k - -г- -волдавое число в .свободяО:М пространстве, Я. - длина волны, р и ф - полярные .координаты ловерхности S;. ПоверхНОстные плотности токов /j « диаграммы излучения Фг(ф) нормированы как / Ф(-) , .20 и ..г-7-r 30 и изображены 3 /макс Ф()1махс м:ааштабе ф -р-л 4ф. Как видно на n wM&pa x конкретной реализации предложенного icnoco6a (фит. 1, 2, 3), пространственная форма излучающей поверхности .используется в качестве активного средства воздействия «а диаграмму излучения. Ооределеане фор.мы излучающей поверхности антенны и ра апределения токов на ней по заданной диаграмме излучения для двухмерной модели основано математически обобщенным Методом собственных колебаний и состоит в следующем. По заданной диагра(М1ме Фзая (ф) строят во всем пространстве стоячее вещественное лоле (собственное для данной диаграммы), которое И:меет вид (r/f 1., N,-:kr). --л/«(, где Сг, - коэффициенты Фурье разложения Фзал (ф); Л - любое вещественное число; In(kr) и Nn(kr)-адилиндрические функции (соответственно Бесоеля и Неймана). Находят замкнутые линии уровня S скалярного поля /(г,р), на которых UISi G, т. е. поверхности Si, Sz, S,... Поверхностные ПЛОТ1НОСТИ TOKOiB /1, /2, будут равными dU (п - нормаль к поверхности Sj) на соответствующей поверхности S,, 2, 5з, ... Каждый ток li на S реализует одну и ту же заданную диаграмму излучения, т. е. Г ди ФДср) . Фзад() - ) 5-- (9).--( qS, (2) где р(в) - уравиение вы|бра1нного .контура. Для реализации заданной диаграммы излучения достаточно .на из определенных поверхностей Si, 52, S и т. д. разместить элементарные излучатели и воз-будить их с амллитудой, равной 1, /2, /з... соответственно. Как видно из фиг. 1, фиг. 2, фит. 3, диаграммы излучения Ф1(ф), Ф2(р), Фз(ф), антенны с излучающ.и;МИ споверхиостяэми Si, S2, Sj, выч1И1сленные по найденньям ва них распределениям токов /ь /2, /3,... полностью совпадают с заданной диаграммой излучения Ф (ф) « не .содержат тобочных лепесткоз. Найденное расП|ределение источников излучения /1, /2, /3,... на соответствующих поверхностях Sj, S2, Ss... ,может создаваться любым .известным способом известными техническими средствами. Например, излучающая поверхность антенны S может быть сфо1р.м, из элементарных излучателей (,вибраторО:В, рупоров, щелевых излучателей, активных элементов и т. д.) с соотВетст1вующиМ.и амплитудами и фазами токоз (полей). При HienpepbiBHOVM раопред-елении токов заданная диаграмма будет воспроизводиться точно, а при агарок си.мации найденного закона .распределения источников дискретньши излучателями (например, в случае м.ногоэлементной антенной решетки) точность воюпроизведения заданной диаграммы излучения .антенной, синтезируемой в соответствии ic изобретением, (будет определяться точ.ностью этой апроксимации. Однако плавность зависимости токов от координат излучающей ;поверхности, обеспечивае.М|ая предложениым cnocoi6o.M, позволяет повысить точность воопроизведения антенной зада.нной диаграммы излуче.ния .и упростить систему зап.итки антенны по ср.авнению с антенной, у которой фор.ма излучающей поверхности выбрана в.не зависимости от заданной 111;иагр а,ммы излучеПИЯ. Таким образом, в отдичие от известного синтеза антенны по заданной диаrpaiMiMe излучения можно создать не одну, а бесконечное множество антенн, отличающихся пространственной фiOp.мoй и размерами излучающей поверхности, а также распределением источников .излучения на этой поверхности. Так, на.пр1имер, в соответствии с фиг. 2 :им.еет1ся возможность вЫбирать либо излучающую поверх1ность Si с меньшими геометрическими размерами, но более сложным .распределевием тока 1, либо поверхность S2 .больших размеров, однако с более простым ааконом раапределения плотности тока /2. К тому же, выбор свободного параметра в выражении (1) позволяет изМенять не только форму излучаюП1,ей поверхности .и соответствующее ей распределение TOiKOB, но и .сопротивление излучен.ия анте/нны (.с увеличением | л 1габариты антенны и сопротивление излучения ум-ень.шаются). Пр.иведенные примеры реализа.ци.и способа (фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3) соответствуют значению Л 0Формула изобретения Cinoico6 си.нтеза антенны по заданной ди/аграмме изяучения, включающий создание на излучающей поверхности требуемого

амплитудно-фазового раапределения поверхностных источников /излучения, например, токов, отличающийся тем, что, с целью расширения класса реализуемых диаграмм и повышения точности реалязаци;и заданной диапр;ам1мы излучения, излучаюшей поверхности антенны придают форму, собственная функция оператора рассеяийя котарой соответ1ст.вует заданной диаffjaMiMe излучения, и амплитуДНО-флзовов

распределение источников излучения на ней выполняют равным значению упомянутой собственной функции иа излучающей поверхности.

Источник иН|фор|Ма1Ции, принятый Во внимание при экспертизе:

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

Г гФзазС И, I ,1),Ф1() ,.. /,п . /у) / / yido I -V/ l.()|,t(.}|

15

)/ /(p,fcf))j

(f)|