Поля в ближній зоні багатокільцевих антенних решіток з довільною відстанню між випромінювачами
Анотація
Актуальність. Поведінка електромагнітних хвиль на кінцевій відстані від багатокільцевих антенних решіток в їх ближній і проміжній зонах спостереження до теперішнього часу не досліджено в достатній для сучасних запитів практики ступені. Для безлічі додатків важливо знати умови формування прожекторного променя в ближній зоні багатокільцевих антенних решіток і амплітудні, фазові та поляризаційні характеристики полів в ближній зоні при зміні електричних розмірів антени і відстані між випромінювачами.
Мета роботи. Метою роботи є теоретичне дослідження амплітудних і фазових характеристик електромагнітного поля в ближній і проміжній зонах багатокільцевих плоских еквідистантних антенних
решіток ізотропних випромінювачів.
Методи та методологія. Дослідження засновані на принципі суперпозиції, методах теорії функцій комплексного змінного і сучасних методах обчислювальної математики. В результаті комп’ютерного моделювання вивчено поведінку електромагнітних хвиль в ближній зоні багатокільцевих антенних решіток при зміні діаметра розкрива антени, відстані між випромінювачами і довжини робочої хвилі.
Результати. Розроблено математичне забезпечення для розрахунку амплітудних і фазових характеристик електромагнітних полів в ближній зоні багатокільцевих еквідистантних антенних решіток ізотропних випромінювачів. Розраховані амплітуди і фази вектора напруженості електричного поля при зміні діаметра розкрива від 0,5 до 200 довжин хвиль. Відстань між випромінювачами вибиралася рівною половині довжини хвилі для класичних фазованих антенних решіток, 0,9 довжини хвилі для нефазованих решіток із глобальним максимумом КСД і 1,23 довжини хвилі для нефазованих решіток із глобальним мінімумом КСД. Показано, що при діаметрах розкриву, менших 1 - 1,5 довжини хвилі, амплітуда поля в напрямку нормалі до розкриву зі збільшенням відстані зменшується монотонно, що характерно для лінійних решіток. При великих діаметрах апертури в ближній зоні утворюється прожекторний промінь, в якому мають місце великі осциляції амплітуди поля («мертві зони» в ближній зоні антени). Виявлено явище аномального збільшення амплітуди поля поза прожекторним променем в ближній зоні розріджених кільцевих решіток.
Висновки. Розроблене математичне забезпечення вирішення задачі знаходження характеристик електромагнітних полів в ближній зоні багатокільцевих антенних решіток, отримані результати і виявлені фізичні закономірності поведінки полів необхідно враховувати при створенні радіоелектронних пристроїв і систем, в яких використовуються електромагнітні поля в ближній зоні антен. Результати статті можуть бути узагальнені на випадок багатокільцевих і інших решіток слабкоспрямованих випромінювачів будь-якого відомого типу.
Завантаження
Посилання
Gorobetc NN, Ovsiannikova EE. Volnovye protcessy v blizhnei zone slabonapravlennykh aperturnykh izluchatelei elektromagnitnykh voln [Wave processes in the near zone of weakly directed aperture emitters of electromagnetic waves]. Vseukrainskii mezhvedomstvennyi nauchno-tekhnicheskii sbornik «Radiotekhnika». 2015; 183:105-115. [in Russian].
Gorobetc NN, Ovsiannikova EE. Volnovye protcessy v blizhnei zone aperturnykh antenn s raskryvom krugloi formy [Wave processes in the near zone of aperture antennas with a circular opening]. Vіsnik Kharkіvsk. natc. un-tu іm. V.N. Karazіna. Serіia “Radіofіzika ta elektronіka”. 2017; 26:24-34. [in Russian].
Gorobetc NN, Lebedev AS. Elektromagnitnye polia v blizhnei zone lineinykh antennykh reshetok [Electromagnetic fields in the near zone of linear antenna arrays]. Vіsnik Kharkіvsk. natc. un-tu іmenі V.N. Karazіna, Ser. Radіofіzika ta elektronіka. 2016; 25:3-11. [in Russian].
Bulgakova AA, Gorobetc NN, Katrich VA, Liashchenko VA. Koeffitcient napravlennogo deistviia antennykh reshetok [Coefficient of directional action of antenna arrays]. Radiofizika i radioastronomiia. 2016; 21(4):285-297. [in Russian].
Vendik OG, Parnes MD. Antenny s elektricheskim skanirovaniem (vvedenie v teoriiu) [Electric Scanning Antennas (Introduction to Theory)]. M.: Antenny. 2002. 2-3. 232 s. [in Russian].
Hu MK. Fresnel Region Field Distribution of Circular Aperture Antennas. IRE Trans. Antennas and Propagation. 1960; 8:344-346.
