Выбор расчетных соотношений для обработки результатов измерений на стенде ближнего поля с плоской поверхностью сканирования

Аннотация

Постановка проблемы: существуют разные формулы для восстановления диаграмм направленности исследуемых
антенн по результатам измерения амплитудно-фазового распределения излучаемого ими поля на поверхности сканиро-
вания в ближней зоне, причем область восстанавливаемой диаграммы направленности, для которой справедливы эти
формулы, оговаривается недостаточно строго. Цель исследования — оценка области справедливости традиционно исполь-
зуемых формул и вывод новых формул, обеспечивающих более широкую область восстановления диаграмм направлен-
ности исследуемых антенн. Результаты: анализ ограничений, используемых при выводе формул для восстановления диа-
граммы направленности исследуемых антенн по измеренным значениям амплитуды и фазы поля на плоской поверхности
сканирования, показал, что эти формулы имеют внутренние противоречия, ограничивающие область восстанавливае-
мой с их помощью диаграммы направленности узконаправленных антенн только главным лепестком этой диаграммы
направленности. В приближении Кирхгофа произведен вывод формул, не имеющих таких противоречий и позволяющих
расширить область восстанавливаемой диаграммы направленности, а также включить в нее, кроме главного, первый бо-
ковой лепесток. На основе спектрального метода решения волнового уравнения Гельмгольца получены формулы, дающие
возможность еще больше расширить область восстанавливаемой с их помощью диаграммы направленности и включить
в нее, кроме главного, несколько ближних боковых лепестков. Оценка размеров области достоверного восстановления ди-
аграммы направленности исследуемых антенн по формулам, полученным различными методами, проводилась на основе
исследования эталона в виде математической модели эквидистантной плоской антенной решетки, состоящей из 225 эле-
ментарных электрических диполей (15×15). Для этой решетки по известным аналитическим формулам были рассчитаны
диаграммы направленности в дальней зоне и распределение касательной составляющей вектора напряженности электри-
ческого поля на плоскости, расположенной в ближней зоне решетки параллельно ее раскрыву. Полученное распределение
касательной составляющей использовалось в качестве исходных данных для восстановления диаграммы направленности
по сравниваемым формулам. В свою очередь восстановленные диаграммы направленности сравнивались с эталонной
диаграммой направленности, рассчитанной по аналитическим формулам. Практическая значимость: полученные фор-
мулы позволяют восстанавливать не только главный, но и ближние боковые лепестки диаграмм направленности узкона-
правленных антенн. Результаты работы могут найти практическое применение в алгоритмах восстановления диаграммы
направленности исследуемых антенн на стендах ближнего поля с плоской поверхностью сканирования.