|
| |
|
Слаботочка Книги Ann. de Radioelectricite. 1956. Vol. 11. № 43. P. 29. 9.20. Adams A.Т., Hsi P.C., Farrar A. Random effects in planar arrays of thin-wire dipoles IEEE Trans., Electromagn. Compatib. 1978. Vol. EMC-20. № 1. PP. 223-232, 9.21. Корниенко Л.Г., Шифрип Я.С. Статистический ангшиз антенн / / Проблемы антенной техники. М.: Радио и связь, 1989. С.275-297. 9.22. Шишов Ю.Л. и др. Алаптация ФАР по результатам встроенного контроля Зарубежная ргщиоэлектроника. 1990. № 9. С. 68-89. 9.23. Шифрин Я. С, Дожжихов В.В. Статистический синтез линейной непрерывной антенны по заданной диаграмме направленности Радиотехника и электроника. 1994. Т. 39. № 9-9, С. 1329-1335. 9.24. Шифрин Я.С, Назаренхо В.А. Поле случайных антенных решеток в зоне Френеля Радиотехника и электроника. 1991. Т. 36, № 1. С. 52-62. 9.25. Шифрин Я.С, Усин В.А. Основы статистической теории голографического метода определения параметров антенн Методы измерения параметров излучающих систем в ближней зоне. Л.: Наука, 1985. 9.26. Бейдер А,Б. Статистический анализ ДН ФАР при отказе излучателей Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника, 1994. Т. 33. № 2. С. 28. Глава 10 Антенны с нелинейными элементами Одним из новых направлений в современной теории антенн является изучение характеристик антенн с нелинейными элементами (АНЭ). Появление и развитие этого направления обусловлено двумя основными причинами. Первая из них - широкое внедрение в практику антенн с нелинейными элементами для решения ряда важных задач радиоэлектроники; антенны-выпрямители (ректенны), антенны с умножением частоты, смесительные антенны и др. [10.1-10.3]. Освоение новых частотных диапазонов и широкое использование достижений микроэлектроники в антенной технике все более расширяют область применения АНЭ. Вторая причина - обострение проблемы электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, обусловленное увеличением числа и мощности радиопередающих устройств и повышением чувствительности радиоприемных устройств. Это обстоятельство диктует необходимость анализа вредных нелинейных эффектов, возникающих в АНЭ, в частности, их побочного излучения, усложняющего электромагнитную обстановку. Побочное излучение может порождаться как нелинейными элементами (НЭ), функционально необходимыми для работы АНЭ, так и паразитными нелинейно-стями в ней. Последние могут быть вызваны конструкцией антенны (например, образующимися в местах соединения элементов зеркальной антенны окисными пленками, имеющими нелинейные вольт-амперные характеристики [10.4, 10.5]) или неблагоприят- ным режимом работы активных элементов антенны, в частности активных элементов в АФАР [10.2]. При современных уровнях мощности передающих устройств указанные вредные нелинейные эффекты могут проявлять себя достаточно заметно. Интерес к изучению нелинейных эффектов в излучающих системах вызван также развитием средств радиолокационной техники, использующих эффект нелинейного рассеяния электромагнитных волн [10.4, 10.5]. Суть его заключается в том, что при отражении от объектов, содержащих элементы с нелинейными характеристиками, в переизлученном поле появляются новые спектральные составляющие, отсутствующие в поле падающей волны. Нелинейными элементами, изменяющими спектральный состав переизлученного объектом поля, могут быть либо окисленные контакты металлических элементов облучаемого объекта, либо НЭ, специально встроенные в состав установленной на объекте антенны. Использование нелинейного рассеяния способствует решению ряда трудных задач радиолокации, в частности, задачи обнаружения цели на фоне сильных отражений от поверхности земли, морской поверхности и т.д. Вместе с тем, актуальной является и обратная задача - уменьшение нелинейного рассеяния радиоволн для снижения вероятности обнаружения целей [10.4]. Как известно, наличие нелинейности в любом устройстве проявляется в зависимости его параметров и характеристик от уровня входного воздействия и в появлении новых спектраль- ных составляющих в отклике устройства. Подобные явления характерны для любого нелинейного устройства, будь то антенна, содержащая НЭ, приемное устройство и др. По этой причине математический аппарат, используемый при исследовании нелинейных явлений в различных устройствах, имеет много общего. Тем не менее представляется вполне оправданным выделение круга задач, связанных с изучением нелинейных эффектов в антеннах, в отдельное направление исследований. Это связано с тем, что, во-первых, нелинейные эффекты в антеннах определяются не только параметрами НЭ, но и зависят от типа антенны, ее конструкции, типа излучателей, взаимосвязи между ними; во-вторых, они оказывают влияние на антенные характеристики; в-третьих, при анализе антенн с НЭ используется общий аппарат исследования нелинейных явлений в сочетании с подходами и методами теории антенн. Изучение нелинейных элементов в антеннах (НЭА) - задача достаточно трудная. Связано это со сложностью математического аппарата, используемого при анализе нелинейных устройств, а также и с тем, что НЭА зависят от большого числа факторов и в каждом конкретном случае они проявляются по-разному. Поэтому, как правило, в работах, анализирующих НЭА, рассматриваются частные задачи при тех или иных, обычно существенных, допущениях. Это усложняет выявление общих закономерностей, затрудняет возможность уяснения всей картины в целом. Однако рассмотрение проблемы НЭА с максимально возможных общих позиций представляется в настоящее время весьма необходимой. Ниже приводятся примеры типовых антенн с НЭ, дается общая характеристика НЭА в приемных и передающих антеннах, основные методы анализа антенн с НЭ, пути повышения эффективности численных алгоритмов расчета таких антенн. 10.1. Примеры антенн с нелинейными элементами Рассмотрим вначале примеры антенн, в которых наличие элементов с нелинейными характеристиками принципиально необходимо для функционирования устройства. На рис. 10.1 приведен один из вариантов антенны-смесителя миллиметрового диапазона волн [10.3]. Антенна образована кольцевой щелью и двумя диодами VI и V2, включенными в щель под углом 90° друг к другу. Падающие на антенну волны - входной сигнал Ее и сигнал гетеродина Ег поляризованы взаимно ортогонально. Сигнал промежуточной частоты (ПЧ) 1 снимается со щели через фильтрующую цепь {Др1). Включение НЭ непосредственно в излучатель позволяет обойтись без высокочастотных линий передачи, что обеспечивает хороший коэффициент преобразования смесителя вплоть до частот субмиллиметрового диапазона. Рассмотрим устройство, объединяющее антенны с НЭ с традиционными антеннами оптического типа [10.6. Решетка из микрополосковых антенн-генераторов 1 размещена на поверхности одного из двух зеркал 2 открытого резонатора (рис. 10.2,а). Конструкция отдельной антенны-генератора показана на рис. 10.2,5 . На поверхность 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [68] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 |