Реферат: Антенные решетки
/>С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМСКАНИРОВАНИЕМ И АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ С ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛА/>Вводные замечанияБольшой практический интерес представляют антенны суправляемым положением главного лепестка ДН. Управление (сканирование) можноосуществить, например, смещая облучатель линзы или зеркала из фокусаперпендикулярно оптической оси. При этом происходит наклон фронта волны, илепесток отклоняется в сторону отставания фазы поля в раскрыве антенны.
Хотя такой электромеханический способ сканирования широкоприменяется, его возможности ограничены относительно небольшой угловойскоростью перемещения лепестка из-за механической инерционности подвижной частиантенны (сканера).
На несколько порядков большую скорость перемещения можнополучить с помощью антенн с электрическим сканированием. У таких антенн нетподвижных частей, а изменение фазового распределения в раскрыве антенныосуществляется чисто электрически: путем изменения токов или напряжений науправляющих устройствах.
Опыт показал, что электрическое сканирование удобноосуществлять с помощью многоэлементных антенн (решеток). Антенные решетки (АР)с электрически управляемым лучом получили наименование антенных решеток сэлектрическим сканированием.
АР, у которых фазовое распределение регулируется с помощьюфазовращателей, включенных в линии питания излучателей, называются решетками с фазовымсканированием или фазированными антенными решетками (ФАР).
АР, у которых фаза поля (тока) каждого излучателя можетпринимать лишь несколько дискретных значений, называются решетками с коммутационнымсканированием.
АР, у которых фазовое распределение регулируется путемизменения рабочей частоты, называются решетками с частотным сканированием.
Многолучевой АР называют такую решетку, которая имеетнесколько входов, причем фазовое распределение изменяется при переключениипередатчика (или приемника) с одного входа на другой.
Находят применение также АР с обработкой сигнала. Заданныеэлектрические параметры у таких антенн (ширина ДН, отношение сигнал/помеха,уровень боковых лепестков) достигаются путем соответствующей (например, логической,корреляционной) обработки сигналов, поступающих от элементов антенной решетки.
Сканирование может быть одномерным (положение главноголепестка изменяется только по одной угловой координате) и двумерным (положениеглавного лепестка изменяется по обеим угловым координатам).
/>Основные особенностисканированияПри качании лепестка наблюдаются общие для всех способовсканирования особенности, которые рассматриваются ниже.
1. Одномерное сканирование можно осуществить с помощью какповерхностных, так и линейных АР (рис. 12.1). Если для сканированияиспользуется прямолинейная эквидистантная АР (рис. 20.1), то ориентацияглавного лепестка ДН определяется по формуле (13.14), которую запишем в виде
/> (20.1)
Коэффициент замедления x=y/kd (13.9), аследовательно, и ориентацию главного лепестка можно при неизменной рабочейдлине волн генератора l регулировать,изменяя, например, с помощью фазовращателей сдвиг фаз y между соседними излучателями. Это соответствует случаюфазового сканирования.
Из формулы (20.1) видно, что ориентацию главного лепесткаможно регулировать, изменяя рабочую длину волны (частоту) генератора. Этосоответствует случаю частотного качания. Следует заметить, что при т=0 (лучнулевого порядка) частотное качание можно осуществлять только, если Е; зависитот частоты, т. е. если для питания АР применить линию с дисперсией.
Для того чтобы главный лепесток некоторого порядка тсканировал в пределах всей области действительных углов (—90°£Jгл£90°), необходимо изменять частоту илизамедление в определенных пределах. Если изменять частоту или замедление вболее широких пределах, то лепесток порядка т уходит в область «мнимых»-углов,но при этом в области действительных углов может появиться соседний главныйлепесток (порядка т+1 или т-1).
Сектором сканирования называют часть области действительныхуглов, в пределах которой сканирует главный лепесток.
Обозначая через uсграницу симметричного сектора сканирования (рис. 20.1), можно условиеединственности главного лепестка (13.17) записать в виде
/> (20.2)
Если сектор сканирования несимметричен относительно нормалик антенне, то под Jс следуетпонимать большую по абсолютному значению величину.
2. Двухмерное сканирование можно осуществить с помощьюповерхностных антенных решеток (рис. 12.1, г, д, е, ж). Если для сканированияиспользуется плоскостная эквидистантная решетка (рис. 14.10, а), то ориентацияглавного лепестка определяется формулами (14.60).
/>/>
Переход от угловых координат Фxгл, Фyглк сферическим координатам qгл,jгл (рис. 14.10, а) можновыполнить с помощью соотношений
/> (20.3)
/> (20.4)
Каждой ориентации главного лепестка, т. е. каждой парезначений углов qгл, jгл соответствует пара значенийкоэффициентов замедления xx, xy. Следовательно, двухмерное сканирование главноголепестка по заданному закону можно осуществить, изменяя по соответствующемузакону коэффициенты замедления.
3. Искажения главного лепестка. При синфазном возбуждениипрямолинейной решетки главный лепесток ориентирован нормально к раскрыву, аширина главного лепестка определяется по формулам (13.30). Как было показано в13.3, п. 3, при склонении главного лепестка от нормали он расширяется по закону1/sinJгл.Это расширение ограничивает величину сектора сканирования лепесткапрямолинейной решетки. В тех случаях, когда требуется осуществлять неискаженноесканирование в широком секторе углов (±60°и более), применяют непрямолинейные, например, дуговые или кольцевые решетки,либо несколько прямолинейных решеток, каждая из которых работает в своемсекторе сканирования.
При отклонении лепестка от нормали нарушается также егосимметрия относительно направления Jгл,причем q²0.5>q¢0.5 (рис. 20.1).
В главе 13 было показано, что множитель прямолинейнойрешетки изотропных источников в режиме наклонного излучения имеет вид воронки(рис. 13.7). Обычно излучатели являются направленными. Из-за направленностикаждого излучателя в плоскости, перпендикулярной оси решетки, пространственнаяДН решетки имеет вид луча, сечение которого (при J=Jгл) расположено на частиповерхностного конуса. Такое искажение называется конусностью лепестка.
Так как на ДН антенной решетки влияют направленные свойстваодиночного излучателя, входящего в решетку, то в зависимости от формы ДНизлучателя при сканировании могут наблюдаться дополнительные искажения главноголепестка, например смещение Jгл.
4. Наименьшее допустимое число излучателей АР. Пусть секторсканирования лепестка расположен симметрично относительно нормали к АР исоставляет ±Jс. При сканировании ширина лепестка не должнапревышать заданную величину. Наибольшую ширину лепестка (на границах секторасканирования) определим для равноамплитудной синфазной АР, подставляя в (13.30)вместо L величину Lэ из (13.34)
/> (20.5)
Из формул (20.2) и (20.5) получим следующее соотношение:
/> (20.6)
Следовательно, чем уже лепесток и чем больше секторсканирования, тем большим должно быть число излучателей АР.
Формулы (20.2) и (20.6) справедливы для случая, когдаизлучатели АР являются изотропными. Если излучатели обладают направленностью,то можно увеличить расстояние d между соседнимиизлучателями, а следовательно, уменьшить общее число излучателей N. Этообъясняется тем, что хотя отношение d/l не удовлетворяет условию (20.2), однакоближайший главный лепесток высшего порядка, переместившийся из области мнимыхуглов в область действительных углов (§ 13.2, п. 2), будет ослаблен из-занаправленных свойств одиночного излучателя [12].
5. Наибольшая допустимая частота сканирования. Электрическоесканирование может производиться с большой угловой скоростью. Анализпоказывает, что при этом могут происходить искажения ДН из-за нестационарныхпроцессов в раскрыве антенны. Действительно, если период сканирования сравним свременем распространения волны от одного конца раскрыва к другому, то присканировании распределение фаз в раскрыве не будет «успевать» устанавливатьсяпо линейному закону. Отклонение фазового распределения от линейного законаприводит к искажению ДН. Следовательно, мгновенная ДН (зависимостьнапряженности поля в равноудаленных от антенны точках в данный момент временипри сканировании) будет отличаться от статической ДН (при отсутствиисканирования).
sitednl.narod.ru/1.zip — база сотовых по Петербургу
Программа для разрезания и сшивания файлов, шифрования, атакже удаления файлов с защитой от восстановления специальными утилитами.
acsoftware.narod.ru/download/demo/acdemo.zip
Если фазовые искажения становятся настолько велики, что фазапо раскрыву меняет знак, то ДН содержит более одного главного лепестка. Частотасканирования, при которой ДН распадается на несколько главных лепестков,называется критической.
Для того чтобы ДН не искажалась существенно, частотасканирования должна быть намного меньше критической. При этом отклонениефазового распределения от линейного будет меньше максимально допустимогозначения Dyмакс.
Допустимую частоту сканирования в секторе 2Jс, симметричном относительнонормали к антенне, можно определить по формуле
/> (20.7)
где w— рабочая частота генератора; l —рабочая длина волны.
/>Антенные решетки с фазовымсканированиемРазличают фазированные антенные решетки (ФАР) с фидерным питаниеми с пространственным (оптическим) питанием, а также с плавным изменением фазы ис дискретным (коммутационным) изменением фазы.
1. Фидерное питание может осуществляться по последовательной(рис. 20.2, а) или параллельной (ветвящейся) (рис. 20.2, б) схемам. Применяютсятакже смешанные схемы.
/>Наименьший сдвиг фазмежду токами в соседних излучателях соответствует главному лепестку нулевогопорядка и может быть определен по формуле (20.1), которую запишем в виде
/> (20.8)
Пусть сканирование происходит в пределах всей областидействительных углов -p/2 £Jгл£ p/2.Тогда Jс =±p/2,а условие единственности главного лепестка (20.2) примет вид d£l/2. Для обеспечения сканирования величина y должна изменяться в пределах -p£y£p.
При последовательной схеме питания нарастающее вдоль АР запаздывание фаз токов излучателей обеспечиваетсяблагодаря тому, что сигнал к каждому излучателю поступает после прохождениячерез все предыдущие фазовращетели. При этом фазовый сдвиг в каждомфазовращателе согласно (20.8) должен быть одинаковыми изменяться в пределах ±p, т е. интервал изменения фаз долженсоставлять 2p.
При параллельной схеме питания нарастающее вдоль антеннойрешетки запаздывание фаз токов излучателей обеспечивается благодаря тому, что вкаждом последующем (считая от середины) фазовращателе фазовый сдвиг изменяетсяв больших (на ±p) пределах, чем впредыдущем фазовращателе. Следовательно, в крайних фазовращателях фаза должнаизменяться в пределах ±0,5(N-1) p, т. е. в 0.5(N-1) раз больше, чем при последовательной схеме.
ДН антенны не изменится, если в любом излучателе фазу токаизменить на целое число раз по 2p.Поэтому и при параллельной схеме питания пределы изменения фаз в каждомфазовращателе могут составлять ±p, если применить фазовращатели со сбросомфазы на целое число раз по 2л.
Недостаток параллельной схемы — неидентичностьфазовращателей и вытекающая из нее сложность системы управления. Недостаткипоследовательной схемы — пониженная электрическая прочность, так как всямощность должна проходить через первый фазовращатель, и малая надежность, таккак выход из строя одного фазовращателя может нарушить работу всей антенны.
При большом числе излучателей фидерные схемы питанияотличаются сложностью и громоздкостью и в основном находят применение надециметровых и более длинных волнах. В сантиметровом диапазоне волн отдаютпредпочтение пространственной схеме питания.
2. Пространственное питание состоит в том, что энергия АРпоступает от облучателя, например рупора. Различают ФАР проходного (линзового)и отражательного (рефлекторного) типа. В первом случае (рис. 20 3, а)применяются две АР: собирающая и излучающая (рассматривается режим передачи).Излучатели обеих решеток попарно соединены линиями передачи через проходнойфазовращатель. Две решетки и фазовращатель образуют аналог линзы спринудительным ходом лучей. Наклонный луч от облучателя до линзы проходитбольший путь, чем центральный луч, и потому отстает по фазе на величину
/> (20.9)
/>где x и y — прямоугольные координаты излучателя (начало координат О — в середине линзы; осьОу направлена на читателя); f — фокусное расстояние
линзы (от облучателя до точки О); k=2p/l. Для компенсации этой несинфазности, т. е.для формирования плоского фронта волны, нужно предусмотреть соответствующиезапаздывания по фазе в фазовращателях либо применить специальные линиизадержки. Кроме того, для сканирования луча фазовращатели должны обеспечитьсдвиг фаз между соседними элементами излучающей АР в соответствии с формулой(20.8).
В линзе отражательного типа (рис. 20.3, б) сигнал черезфазовращатели проходит дважды благодаря отражению от короткозамкнутых концов, афункции приема и излучения волн выполняются одной и той же решеткой.
3. Плавное изменение сдвига фаз между соседними излучателямиможно осуществить с помощью плавных (аналоговых) механических или электрическихфазовращателей. Первые обеспечивают высокую точность установки фазы, но могутприменяться лишь при сравнительно небольшой скорости сканирования. При большойскорости сканирования применяют плавные электрические фазовращатели, например,ферритовые. Недостатками ФАР с плавным электрическим изменением фазы являютсябольшие потери в ферритовых фазовращателях, сложность управляющих схем,трудность обеспечения высокой идентичности и стабильности работы ферритовыхфазовращателей, особенно при изменении температуры.
/>4. Дискретное изменениесдвига фаз между соседними излучателями можно осуществить с помощью коммутационныхфазовращателей. Простейший коммутационный фазовращатель на М позиций состоит изМ постоянных фазовращателей и M коммутаторов, припоочередном включении которых фаза напряжения на выходе фазовращателяизменяется скачками через дискреты, равные Dyи=2p/M. Например, при М=4 фаза может приниматьзначения 0, p/2, p, Зp/2.
Предложен ряд вариантов коммутационных антенн [38, 39]. Дляпояснения принципа коммутационного сканирования обратимся к рис. 20.4, накотором изображена схема одного варианта коммутационной антенны с фидернымпитанием.
По линии питания (волноводу) распространяется бегущая волнас замедлением x=l/L, где L — длина волны в волноводе. На каждыйизлучатель прямолинейной решетки сигнал поступает через одну из четырех ветвейкоммутационного фазовращателя. Распределение фаз по антенне зависит от того,какие из коммутаторов находятся во включенном состоянии.
На рис. 20.5, а на оси абсцисс изображена решетка из Nизлучателей, а на оси ординат фазовое распределение. Линейный набег фазыпитания равен yл(х)=xkx, а возможные значения фаз излучателейрасполагаются на прямых, параллельных yл(х)и образующих сетку допустимых фазовых уровней (Dyи, 2Dyи, 3Dyи…). Расстояние между соседними уровнями равно дискрету фазы Dyи.
/>Согласно формуле (20.8)прямая y0(x)=kx sinJгл соответствуеттребуемому фазовому распределению, обеспечивающему отклонение лепестка отнормали на угол Jгл.Для наилучшего приближения к требуемому распределению фаз каждый фазовращательдолжен быть включен так, чтобы фазовая ошибка Dy не превышала 0,5Dyи.Распределение фаз по антенне при идеализированном (с ошибкой 0,5Dyи)непрерывном расположении излучателей описывается при этом ступенчатой кривой(рис. 20.5, а), а распределение фазовых ошибок представляет собой пилообразнуюфункцию (рис. 20.5, б).
Наличие фазовых ошибок приводит к искажению ДН антенны,уменьшению ее КНД и росту уровня боковых лепестков. Следует отметить, что прикоммутационном сканировании главный лепесток перемещается скачками. Величинаскачка и фазовые ошибки тем меньше, чем меньше дискрет фазы Dyи.Однако, уменьшение дискрета фазы ведет к росту числа фазовращателей и усложняетантенну.
/>В варианте антенны,изображенной на рис. 20.4, число фазовращателей в цепи одного излучателя равночислу фазовых состояний этого излучателя, в данном случае четырем. Общее числофазовращателей в N раз больше. Его можно значительно уменьшить, применяякаскадное включение фазовращателей.
Двухразрядный каскадный фазовращатель схематически изображенна рис. 20.6. Каждый каскад может находиться в двух состояниях, при этом одинкаскад может обеспечивать сдвиги фаз 0 и p/2,а другой — 0 и p. Нетрудно видеть, что,управляя каскадами с помощью двоичного кода, можно получить фазовые сдвиги 0, p/2, p,Зp/2. При трех каскадах дискрет фазыравен p/4, а число фазовых сдвигов 8 ит. д.
Двоичное управление осуществляют с помощью коммутаторов на pin-диодах или ферритовых коммутаторов с внутренней магнитнойпамятью.
Достоинством коммутационной антенны по сравнению с ФАР, вкоторых применяются фазовращатели с плавным изменением фазы, является болеепростое управляющее устройство, которое при необходимости относительно легкосопрягается с цифровой вычислительной машиной. Кроме того, коммутационнаяантенна отличается большей стабильностью электрических параметров.
/>Антенные решетки с частотнымсканированиемРазличают два типа АР с частотным сканированием: споследовательным и параллельным питанием. На практике преимущественноприменяется первый тип. Поясним принцип действия такой антенны с помощью рис.20.7, на котором изображен змейковый волновод, питающий решетку излучателей.
Ориентация главного лепестка определяется формулой (20.1), акоэффициент замедления может быть вычислен по формуле (13.24).
Следовательно,
/> (20.10)
Важным параметром антенны с частотным сканированием являетсяуглочастотная чувствительность, равная величине поворота лепестка (в градусахили радианах), приходящейся на относительное (например, на один процент)изменение частоты (длины волны). Дифференцируя (20.1), можно получить
/> (20.11)
Величина fdx/df характеризуетдисперсию в волноводе. Следовательно, углочастотная чувствительность растет сувеличением замедления и дисперсии и, кроме того, зависит от направленияглавного лепестка.
Расчеты показывают, что при использовании прямолинейногоотрезка прямоугольного волновода максимальный сектор сканирования лепестка приотсутствии лепестков высших порядков находится в пределах углов от -90 до +14°.При этом средняя углочастотная чувствительность составляет лишь 1°, 61 на 1%изменения частоты.
/> <td/> />Для того чтобы можно было осуществлять сканирование в пределах большого сектораи при этом мало менять частоту генератора, нужно использовать антенны с большимзамедлением. Это достигают, увеличивая отношение l/d (например, применяязмейковые волноводы или спиральные волноводы) либо уменьшая L (помещая внутрь волновода замедляющую,например, ребристую структуру).
Анализ показывает, что при увеличении x падает к. п. д. антенны из-за роста потерьв линии питания АР. Это ограничивает длину антенны, а следовательно, иминимально достижимую ширину главного лепестка.
/>Многолучевые антенные решеткиПринцип действия многолучевой антенны можно пояснить спомощью рис. 20.8. На нем изображена АР, состоящая из N излучателей. Сигнал отгенератора подается на любой из М входов и распределяется между излучателями спомощью пассивного многополюсника. Он представляет собой схему, обеспечивающуюлинейное изменение фазы вдоль АР, причем величина сдвига фаз y между соседними излучателями, аследовательно, и ориентация главного лепестка определяются номером входа, накоторый поступает сигнал.
Таким образом, диаграмма направленности антенны зависит оттипа схемы, получившей поэтому наименование диаграммоообразующей или матричнойсхемы. Предложено много разновидностей таких схем [38].Рассмотрим две из них.
На рис. 20.9, а изображена антенна последовательного питанияв которой линии передачи, подсоединенные ко входам антенны, и линии передачи,присоединенные к излучателям, связаны в местах пересечения с помощьюнаправленных ответвителей. Направления ответвления энергии показаны стрелками.
К каждому излучателю по сравнению с предыдущим излучателемсигнал проходит дополнительный путь, равный
/> (20.12)
где b— угол между линией передачи и осью антенной решетки (рис.20.9).
Тогда согласно формуле (20.10) ориентация главного лепесткаможет быть определена с помощью выражения
/>/> (20.13)
Следовательно, каждому значению b (каждому входу антенны) соответствует свой главный лепесток(рис. 20.9, б). Переключая (механически или электрически) входы антенны, можноосуществить скачкообразное сканирование луча. При подаче питания одновременнона несколько входов можно сформировать веер лучей.
На рис. 20.10, а изображен вариант антенны параллельногопитания. Диаграммообразующая схема содержит отрезки волновода, длина которых отвхода к выходу одинакова, два постоянных фазовращателя и четыре делителямощности, у каждого из которых на двух выходах сигналы одинаковы по величине,но сдвинуты по фазе на p/2.
В качестве таких делителей мощности могут быть использованыщелевые мосты. Можно считать, что при прохождении сигнала через делитель впрямом направлении фаза не меняется, а в диагональном направлении она отстаетна p/2.
При подаче сигнала на любой вход антенны распределение фазна АР является линейным, но сдвиг фаз yмежду соседними излучателями зависит от номера входа. Например, при подачесигнала на вход 1 распределение фаз на АР соответствует рис. 20.10, а, т. е.сдвиг фаз j=p/4. Если d=l/2, то лепесток (нулевого порядка) согласноформулам (20.1) и (13.9) отклонен от нормали к антенне на угол Jгл=arcsin0,25 (рис. 20.10, б). При подаче сигнала на вход 4, симметричный входу 7, лучотклонится на угол Jгл=-arcsin 0,25.
Нетрудно показать, что при подаче сигнала на входы 2 или 3сдвиг фаз между соседними излучателями составляет соответственно ±3p/4,а лепесток отклонен от нормали на угол Jгл=±arcsin 0,75.
При возрастании числа излучателей резко растет необходимоечисло делителей и фазовращателей, что является недостатком многолучевых антеннтакого типа.
/>Антенные решетки с обработкойсигнала1. Методы обработки сигнала. Во всех рассмотренных вышетипах АР сигналы, принятые отдельными излучателями, складывались на выходеантенны (рассматривается режим приема). Это простейший вид обработки сигналов.АР с такой обработкой сигналов называются аддитивными. Предложен ряд другихметодов обработки сигналов» в результате чего удается создать антенны, имеющиеизвестные преимущества в сравнении с аддитивными антеннами.
Из этих антенн рассмотрим корреляционные, самофокусирующиесяретрансляционные антенны и антенны с логическим синтезом.
2. Корреляционные (мультипликативные) антенны. Рассмотримпростейшую АР, состоящую из двух ненаправленных излучателей (см. рис. 20.11).Пусть на решетку под углом J падаетплоская волна. Напряжения на выходе излучателей можно записать в виде
/> (20.14)
/> (20.15)
где
/> (20.16)
Произведем над сигналами последовательно операции умноженияи усреднения, тогда результирующий сигнал будет иметь вид
/> <td/> />/>
Операции умножения и усреднения двух функций определяют корреляционнуюфункцию, откуда следует название антенны. Функция
/> (20.18)
есть ДН двухэлементнойкорреляционной антенны. Сравнивая формулы (20.18) и (12.23), заключаем, чтокорреляционная двухэлементная антенна имеет такую же ДН, как и обычная (аддитивная)двухэлементная синфазная антенна с вдвое большим расстоянием между элементами.Таким образом, корреляционная обработка сигнала привела к сужению ДН.
Аналогичные результаты можно получить с многоэлементными АР.Предложен ряд методов разбиения АР на секции с последующим перемножением иусреднением сигналов.
Заметим, что выражение (20.18) определяет величину постоянногонапряжения. Для того чтобы получите на выходе антенны переменное напряжениечастоты W, можно в канал одногоизлучателя включить переменный фазовращатель и осуществлять фазовую модуляциюсигнала с частотой W.
Если излучатели 1 и 2 являются направленными, торезультирующий сигнал будет пропорционален произведению ДН излучателей. Этооткрывает дополнительные возможности для формирования остронаправленнойдиаграммы.
3. Антенная система с логическим синтезом ДН состоит изнескольких, чаще всего двух антенн. Логическое синтезирование состоит всравнении амплитуд сигналов от отдельных антенн и использовании логическихустройств типа «ДА—НЕТ» для отпирания или запирания приемника, либоподсоединения его к одной из антенн.
/> <td/> />В качестве примера на рис. 20.12, а изображены ДН двух антенн: остронаправленнойf1(q)и ненаправленной f1(q). Боковые лепестки остронаправленнойантенны будут полностью подавлены (рис. 20.12,6), если вход приемника открытпри |f1(q)|>|f2(q)| и закрыт при |f2(q)|>|f1(q)|.
Другим примером может служить многоэлементная антеннаясистема, применяемая на летательных аппаратах [35, 36]. Для борьбы сэкранирующим действием корпуса аппарата каждый элемент имеет направленнуюдиаграмму и принимает сигналы, приходящие в пределах только определенноготелесного угла. Логическое устройство подсоединяет к приемнику ту антенну, навыходе которой амплитуда сигнала наибольшая. Таким образом, синтезированная ДНявляется квазиизотропной.
4. Самофокусирующиеся антенны представляют собой такие АР, вкоторых обеспечивается синфазное сложение сигналов, принятых отдельнымиэлементами, при произвольной форме фронта набегающей волны и произвольномрасположении элементов АР в пространстве.
/>Рассмотрим простейшую двухэлементную приемную АР (рис. 20.13). Сигнал от элемента 1 поступает насумматор и фазовый детектор непосредственно, а от элемента 2 — черезуправляемый фазовращатель. Пусть фаза сигнала элемента 2 отличается от фазысигнала элемента 1. Тогда на выходе фазового детектора появится напряжение; оноподается на управляемый фазовращатель. Оба эти устройства образуют контуравтоматической настройки фазы. Когда в результате работы этого контура фазы обоихсигналов станут одинаковыми, напряжение на выходе фазового детектора будетравно нулю, и дальнейшая настройка фазы прекратится.
Источником сигнала с опорной фазой может быть один изэлементов АР, сумматор либо специальный высокостабильный гетеродин. Вместофазовращателя в контуре настройки фазы можно использовать гетеродин,управляемый напряжением от фазового детектора. Сигналы гетеродина и элемента АРпоступают на смеситель, а с него — на фазовый детектор, на который такжеподается опорный сигнал. Разработаны и другие варианты самофокусирующихсяантенн [4].
Самофокусировка позволяет ослабить требования к точностиизготовления антенн, уменьшает влияние случайных изменений фаз сигналов и внекоторых случаях, например на летательных аппаратах, облегчает размещениеэлементов АР.