Стремление улучшить энергетические параметры антенн, уменьшить их габаритные размеры и массу привело к появлению активных слабонаправленных антенн [1, 2]. Активные антенны - это устройства, объединяющие собственную антенну (лассивная часть) и активные элементы усиления, преобразования или генерации сигналов. В этом случае объединение функции таких устройств (прием или передача радиоволн и усиление, преобразование или генерация сигналов введенными в антенну активными элементами) не реализуются обычным последовательным соединением ряда функционально законченных узлов, а обеспечиваются электрически единым устройством.

По функциональному назначению активные антенны подразделяют на три типа: приемные, передающие и приемопередающие. Активные передающие антенны, в свою очередь, можно разделить на антенны-генераторы (АГ) и антенны-усилители мощности (АУМ). В АГ осуществляются генерация и излучение, в АУМ - усиление мощности сигнала, поступающего от автономного генератора (передатчика), и излучение. Активная часть в передающих активных антеннах может включать каскады умножения частоты сигнала.

Как было отмечено выше, разделение активной антенны на пассивную и активную части невозможно вследствие интегрального существа устройства. Активная антенна вьгполняется в виде одного функционально законченного блока. В общем случае это нелинейное и невзаимное устройство, которое наряду с традиционными (параметрами, характеризующими пассивные антенные устройства (диаграмма направленности, коэффициент направленного действия и др.), описывается еще и параметрами, учитывающими, наличие активного элемента (мощность излучения на частотах гармоник, мощность, потребляемая от источников питания, и т. д.). Заметим, что вопрос о наборе параметров, наиболее полно характеризующих АПА как функциональное устройство (внешние параметры АПА), должен решаться с учетом типа и особенностей функционирования данной антенны.

К настоящему времени определился ряд направлений преимущественного использования АПА. Для АГ - это облучатели антенн, излучатели измерительных установок и систем встроенного контроля. Применение высокостабильных АГ ограничено уровнем мощности излучения (сотни милливатт), так как с ростом мощности существенно снижается стабильность частоты. Антенны-усилители мощности целесообразно использовать в качестве малогабаритных антенн компактных передатчиков и излучателей мощ-

ных передатчиков с удаленной антенной. Оба типа антенн широко шрименяются в качестве модулей активных фазированных антенных решеток.

На рис. 1.1 приведены примеры построения слабонаправлен-яъ1\ активных передающих антенн. На рис. 1.1,а, б показаны соответственно АУМ и АГ, в которых активный прибор (АП) 2 вне-

Рис. 1.1. Варианты построения АПА

/ - излучатель, 2 - активный прибор, 3 - диэлектрическая подложка; 4, S - элементы цепей согласования; 6 - генератор возбуждения

сен непосредственно в излучатель 1 [3, 4]. Данная конструкция АПА позволила несколько уменьшить габаритные размеры излучателя и реализовать мощность излучения, практически равную предельно возможной для используемого АП. Структурная схема АПА такого типа показана на рис. 1.2, где СТЦ1 и СТЦ2 - соответственно входная и выходная согласующе-трансформирующие

2 Z,

Bxl

Рис. 1.2. Структурная схема простейшей АПА

цепи; Я - излучатель; ГВ - генератор возбзждения. Более существенное уменьшение габаритных размеров излучателя стало возможным при встраивании АП в структуру излучателя, наяример АУМ в виде несимметричного вибратора с встроенным в рассечку транзистором [5, 6] (см. рис. 1.1,в, г [6]) или активные вибратор-но-рамочные АУМ [7], упрощенные схемы которых показаны на рис. 1.3. Моделирование таких антенн приводит к сложной структурной схеме АПА вследствие того, что становится невозможным представление излучателя в виде эквивалентного двухполюсника, а электронной схемы АПА -в виде четырехполюсника. Поэтому

целесообразно представление узлов, входящих в состав АПА, мно-гополюсникамИ.

На рис. 1.4 показана структурная схема, позволяющая описы-вать достаточно разнообразные варианты построения активных передающих антенн. В данной схеме АПА представляется в виде

>у , 2 } , TTTTTTT/h} y>/M /h, У /)/, /?/А>/}/Л °-) В) в) г) д) е)

Рис. 1.3. Возможные схемы включения транзистора в вибраггорно-рамочных АПА

соединения трех линейных и одного нелинейного многополюсников. Два первых описывают соответственно генераторы возбуждения (многополюсник ЛЧС-1 и источники ЭДС Схх), излучатель (многополюсник ЛЧС-2). Многополюсник ЛЧС-3 описывает линейную часть электронной схемы АПА (линии передачи, согласующие цепи, фазовращатели и т. д.). В многополюсник НЧС объединены все активные и пассивные нелинейные элементы (НЭ). Данное представление структурной схемы АПА совместно с декомпозицией ЛЧС-3 на отдельные базовые элементы (БЭ), вза-

ЛЧС-1 I

Независимые источники

ЛЧС-2 Нагрузка

ЛЧС-3

Линейные элементы схемы

Рис. 1.4. Обобщенная структурная схема АПА

ъ. I

и,Ш\

I I