Електромагнітні хвилі в ближній зоні апертурних антенних решіток з розкривом квадратної форми

Анотація

Актуальність. У роботі досліджені хвилеві явища в ближній і проміжній зонах апертурних еквідистантних плоских антенних решіток з розкривом квадратної форми з довільними електричними розмірами розкрива і відстанями між випромінювачами.

Мета роботи. – теоретичне дослідження поведінки амплітуди і фази електромагнітних хвиль в ближній та проміжній зонах апертурних дискретних антен.

Матеріали та методи. Задача вирішена методом суперпозиції в електродинаміці. В розробленому математичному забезпеченні на форму розкрива, геометричні та електричні розміри антени, амплітудні й фазові розподіли джерел поля в розкриві не накладається ніяких обмежень.

Результати. Показано, що при відстанях між випромінювачами, не більшими половини довжини робочої хвилі, просторовий розподіл поля в ближній зоні апертурних антенних решіток близький до розподілу поля в ближній зоні неперервних апертурних антен оптичного й акустичного типу. При розмірах розкрива, що не перевищують дві довжини хвилі, амплітуди полів в ближній зоні спостереження при збільшенні відстані рівномірно зменшуються. При середніх (L »5¸10 довжин хвилі) і великих електричних розмірах розкрива в ближній зоні антени формується прожекторний промінь, що являє собою слабко неоднорідну локально плоску хвилю, що біжить, середня амплітуда якої в процесі поширення постійна до відстані, рівній половині відстані дальньої зони, тобто до . При збільшенні відстані між випромінювачами більше однієї довжини хвилі просторовий розподіл поля набуває каскадної форми. У першому каскаді протяжністю до 0,25 розміру розкрива середня амплітуда поля близька до 0,8 від амплітуди поля в середині розкрива . Другий каскад із середньою амплітудою поля близько 0,08  формується на відстанях від 0,3L до половини відстані дальньої зони. В розріджених антенних решітках при  в ближній зоні поза прожекторним променем формуються локальні сплески амплітуди поля до 0,25 . Вони розташовані на відстані розміру розкрива й зміщені від осі прожекторного променя на 0,8 розміру розкрива L.

Висновки. Просторовий розподіл електромагнітних полів поблизу апертурних антенних решіток малих електричних розмірів, що характерно для датчиків електричного чи магнітного поля в радіовимірювальній техніці, відзначається рівномірно убуваючими і в поздовжньому, і поперечних напрямках амплітудами електричних і магнітних полів. При великих розмірах апертури, що характерно для гостронапрямлених антен, цей розподіл відзначається формуванням прожекторного променя, який являє собою слабко неоднорідну локально плоску хвилю, середня амплітуда якої в процесі поширення постійна до відстані, рівній половині відстані дальньої зони. При відстанях між випромінювачами, більшими однієї довжини хвилі, прожекторний промінь має каскадну форму.