Исследование антенны с электрическим сканированием лучом

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 
Р.В. Комягин, В.Л. Хандамиров 
Исследование антенны 
с электрическим сканированием лучом 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 

УДК 621.396.67 
ББК 32.845 
        К63 
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/212/book964.html 
 
Факультет «Радиоэлектроника и лазерная техника» 
Кафедра «Радиоэлектронные системы и устройства» 
 
Рекомендовано Редакционно-издательским советом 
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве 
учебного пособия 
 
Рецензенты: 
нач. отдела антенн НПК-3 В.Е. Сагач, канд. техн. наук А.В. Гаврилов,   
канд. техн. наук,  доцент С.И. Масленникова 
 
Комягин,  Р. В.  
К63 
Исследование антенны с электрическим сканированием 
 
лучом : учебное пособие / Р. В. Комягин, В. Л. Хандамиров. — 
Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. —  
46, [6] с. : ил. 
ISBN 978-5-7038-4043-6  
Рассмотрены принципы построения и расчет сканирующих антенн типа «фазированная антенная решетка». Наряду с общими 
теоретическими сведениями приведены расчетные соотношения, 
необходимые при курсовом проектировании. Даны методические 
указания к выполнению лабораторной работы студентами 3-го курса по дисциплине «Устройства СВЧ и антенны». 
УДК 621.396.67 
                                                                                             ББК 32.845 
 
 
 
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 
 
 
 
© Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4043-6  
 
    МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 
АФАР  
— активная фазированная антенная решетка 
ДН  
— диаграмма направленности 
(Д)ФВ  
— (дискретный) фазовращатель 
КИП  
— коэффициент использования поверхности (раскры- 
 
     ва антенны) 
КНД  
— коэффициент направленности действия 
(М)ЭМС  
— (микро)электромеханическая система 
ПФАР  
— пассивная фазированная антенная решетка 
РЛС  
— радиолокационная станция 
СВЧ  
— сверхвысокая частота (сверхвысокочастотный) 
УБЛ  
— уровень боковых лепестков 
УУ  
— управляющее устройство 
ФАР  
— фазированная антенная решетка 
ФХ  
— фазовая характеристика 
ЭМС  
— электромагнитная совместимость 
 
 
 
3 

 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
В настоящее время широкое распространение получили остронаправленные сканирующие антенны СВЧ. Сканирование позволяет 
вести обзор окружающего пространства, сопровождать движущиеся 
объекты и определять их координаты. Замена ненаправленных или 
слабонаправленных антенн остронаправленными сканирующими 
антеннами дает возможность получить не только энергетический выигрыш в системе вследствие возрастания коэффициента усиления 
антенны, но и в ряде случаев ослабить взаимное влияние одновременно работающих радиотехнических систем, т. е. обеспечить их 
электромагнитную совместимость. 
Применение фазированных антенных решеток (ФАР) для создания сканирующих остронаправленных антенн позволяет достигнуть высокой скорости обзора пространства и способствует 
получению полной информации о распределении источников излучения или отражения электромагнитных волн в окружающем 
пространстве.  
ФАР состоит из следующих составных частей: 
возбуждающего устройства — облучателя и коллекторной 
решетки излучателей (в ФАР оптического типа) или волноводнораспределительной системы (в ФАР с волноводным способом возбуждения), служащего для возбуждения волн в элементах антенной решетки; 
фазовращателей, предназначенных для управления фазовым 
сдвигом волны в канале каждого излучателя и, соответственно, для 
управления углом отклонения луча диаграммы направленности (ДН); 
излучателей, передающих электромагнитные колебания во 
внешнее пространство после фазирования. 
В настоящем издании рассмотрены в основном ФАР оптического типа, преимущество которых заключается в простоте системы распределения мощности. 
 
 
4 

 
1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И РАСЧЕТ  
СКАНИРУЮЩИХ АНТЕНН С ФАЗИРОВАННЫМИ  
АНТЕННЫМИ РЕШЕТКАМИ 
1.1. Основные особенности  
фазированных антенных решеток 
Антенно-волноводное устройство, обеспечивающее излучение 
и прием радиоволн, — неотъемлемая часть любой радиотехнической системы. Требования к техническим характеристикам антенн 
определяются назначением радиосистемы, условиями размещения 
на местности, режимом работы, допустимыми затратами и т. д. 
Реализуемость необходимых направленных свойств, помехозащищенности, частотных, энергетических и других характеристик антенн во многом зависит от рабочего диапазона волн. Хотя в радиотехнических системах используют разные диапазоны частот, 
сверхвысокие частоты (СВЧ) получают все более широкое применение. Это объясняется тем, что в диапазоне СВЧ антенны могут 
создавать остронаправленное излучение с лучом шириной до долей градуса и усиливать сигнал в десятки и сотни тысяч раз. Это 
позволяет использовать антенну не только для излучения и приема 
радиоволн на большие расстояния, но и для пеленгации целей, 
борьбы с помехами и для решения ряда других задач. 
Антенны СВЧ широко применяют в связи, телевидении, радиолокации, радиоуправлении, а также в системах управления летательных аппаратов, радиоэлектронного противодействия, радиовзрывателей, радиотелеметрии и др. Успешное развитие радиоастрономии и освоение космоса во многом связаны с достижениями антенной техники СВЧ. 
Одним из важнейших направлений развития антенной техники 
диапазона СВЧ являются пассивные и активные фазированные 
антенные решетки (ПФАР и АФАР). Применение этих типов антенн дает возможность существенно повысить быстродействие 
радиотехнических систем. В частности, применение ПФАР и 
АФАР имеет особое значение для повышения скорости обзора 
пространства в радиолокационных станциях (РЛС). Современные 
5